Устройство для моделирования невесомого сложно-напряженного стержня

 

(?2) Авторы изобретения

А. И. Федоров и П. Н. Сапов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕВЕСОМОГО

СЛОЖНΠ— НАПРЯЖЕННОГО СТЕРЖНЯ

Йзобретение относится к аналоговой вычислнтельной технике и может быть использовано при создании специальных вычислительных устройств.

Известно устройство для моделирования сложно — напряженного стержня, выполненное по второй системе электромеханических аналогий и содержащее соединенные между собой катушки индуктивности, четырехобмоточный трансформатор и стабилизаторы тока (1).

Однако известное устройство напригодно при создании специальных аналоговых вычислительных машин по первой системе электромеханическнх аналогий.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования невесомого стержня для случая чистого изгиба, созданное по первой системе аналогий в виде двенадцатиполюсника (2).

Недостатком данного устройства является

его непригодность для моделирования работы невесомого стержня при сложном напряженном состоянии.

Цель изобретения — расширение функцио нальных возможностей устройства, позволяющее использовать устройство для моделирования сложно — напряженного стержня при учете взаимосвязи внутренних усилий.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования невесомого сложно — напряженного стержня, содержащее четыре шунтирукицих конденсатора и трансформатор, причем выводы первого шунтирующего конденсатора соответственно соединены с первом парой полюсов отображения продольной силы и продольной скорости на одном конце моделируемого участка стержня, соответственно соединенных с второй парой полюсов отображения продольной силы и продольной скорости на другом конце моделируемого участка стержня, выводы первичной обмотки трансформатора соединены соответственно с выводами второго шунтирующего конденсатора и подключены к третьей паре полюсов отображения изгибающего момента и угловой скорости на одном конце моделируемого участка стержня, одни выводы вторичной обмотки трансформатора и третьего

3 987640 шунтирующего конденсатора объединены, а, другие их выводы соответственно соединены с выводами четвертого шунтирующего конденсатора и подключены к четвертой паре полюсов отображения изгибающего момента и угловой скорости на другом конце моделируемого участка стержня, причем пятая пара полюсов ото& ражения перерезывающей силы и поперечной скорости на одном конце моделируемого участка стержня соответственно соединена с шестой парой полюсов отображения .перерезывающей сиды и поперечной скорости на другом. конце моделируемого участка стержня, дополнительно введены синусно — косинусный трансформатор, два регулируемых двухполярных огра- >> ничителя напряжения и согласующие резисторы, причем выводы статорной обмотки синусно-косинусного трансформатора соединены соответственно с одними полюсами третьей и четвертой пар полюсов отображения изгибающих моментов и угловых скоростей на концах моделируемого участка стержня, выводы первой квадратурной обмотки синусно — косинусного трансформатора соответственно соединены с первой парой полюсов отображения продольной силы и продольной скорости на одном конце моделируемого участка стержня, а выводы второй квадратурной обмотки синусно — косинусного трансформатора соответственно соединены с пятой парой полюсов отображения перерезывающей силы и поперечной скорости на одном конце моделируемого участка стержня, причем первый и второй управляющие входы обоих регулируемых двухполярных ограничителей напряжения через соответствующие согласующие резисторы соединены соответственно с первой и пятой парой полюсов отображения лродольной и перерезывающей сил, продольной и поперечной скоростей на одном конце моделируемого участка стержня, а выводы регулируемых дивухполярных ограничителей напряжения соеди-4О нены соответственно с третьей и четвертой парой полюсов отображения изгибаюших моментов и угловых скоростей на концах моделируемого участка стержня. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит синусно — косинусный трансформатор 1 с двумя квадратурными и одной статорной обмоткой, трансформатор 2, шун-эо тирующие конденсаторы 3 — 6, два управляемых двухполярных ограничителя напряжения 7 и 8 и согласующие резисторы 9 — 12.

Устройство работает следующим образом.

При сложно-напряженном состоянии в сечении 55 невесомого стержня, работающего в упругопластической стадии, дейетвует изгибаюпшй момент

М и угловая скорость 4", перерезывающая сила

0 и поперечная скорость у, продольная сила и и продольная скорость х .

Модель состоит из двенадцатиполюсника, выполненного в виде трех пассивных четырехполюсников, к полюсам первого из которых подключена регулируемая первая квадратурная обмотка трансформатора 1, и является эквивалентом 0 и у .

Второй четырехлолюсник, эквивалент M u

Y имеет трансформатор 2, три одинаковых конденсатора переменной емкости 3 — 5, связанные со статорной обмоткой трансформатора 1 и управляемые ограничители 7 и 8 напряжения, входы управления которых через резисторы

9 — 12 соединены с первым и третьим четырех; полюсниками. Коммутация элементов четырехполюсника обеспечивает распределение напряжений и токов на полюсах в соответствии с зависимостями для изгибающих моментов и угловых скоростей на концах стержня.

Третий четырехполюсник, включающий конденсатор переменной емкости 6 и вторую регулируемую квадратурную обмотку трансформатора 1, является эквивалентом и и х .

При работе модели в пределах упругой, стадии, управление ограничителями 7 и 8 напря жения не оказывает влияния на распределение напряжений и токов в цепях второго четырехлолюсника. При работе модели в пределах, эквивалентных пластической стадии, ограничители 7 и 8 напряжений ограничивают верхний и нижний максимальные пределы напряжений второго четырехполюсника в зависимости от величины напряжений, первого и третьего четырехполюсников. Эта зависимость обеспечивается тем, что при увеличении или уменьшении напряжений в первом и третьем четырехполюсниках через сопротивления 9 — 12 на входы управления ограничителей напряжения подаются напряжения с обратным знаком. б

Устройство предназначено для исследования работы стержня при переходных режимах и

* при полигармонических колебаниях, в связи с этим величины изгибающих моментов М в сечениях стержня имеют энакопеременные значения.

Для изменения параметров моделируемого стержня емкость конденсаторов и первичные обмотки трансформатора 1 имеют возможность регулировки.

Предлагаемое устройство обеспечивает моделирование работы невесомого стержня при сложно — напряженном состоянии, обеспечивает моделирование работы невесомого стержня не только в упругой, но и в пластической стадии, а также обеспечивает моделирование работы невесомого стержня с различными параметрамп длины, изгибной жесткости и поперечного сечения. Устройство обеспечивает создание специФ

5 987640 альных аналоговых вычислительных машин по но первой системе электромеханических аналогий.. то тел Формула изобретения

Устройство для моделирования невесомого сложно — напряженного стержня, содержащее четыре шунтирующих конденсатора и тран форматор, причем выводы первого шунтирующего конденсатора соответственно соединены с пер 10 вой парой полюсов отображения продольной силы и продольной скорости на одном конце моделируемого участка стержня, соответственно соединенных с второй нарой полюсов отображения продольной силы и продольной 3S скорости на другом конце моделируемого участка стержня, выводы первичной. обмотки трансформатора соединены соответственно с выводами второго шунтирующего конденсатора и подключены .к третьей паре полюсов отобра- 20 жения изгибающего момента угловой скорости на одном конце моделируемого участка стержня одни выводы вторичной обмотки трансформатора и третьего шунтирующего конденсатора объединены, а другие их выводы соответственно 2S соединены с вь1водами четвертого шунтирующего конденсатора и подключены к четвертой. паре полюсов отображения изгибающего момента и угловой скорости на одном конце моделируемого участка стержня, причем пятая пара полюсов

: отображения перереэывающей силы и ноперечиой скорости на одном конце моделируемого участка стержня соответственно соединена с шестой парой полюсов отображения перереэывающей силы и руе- 35 мого участка стержня, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения, функциональных возможностей за счет учета взаимосвязи сил и моментов как при упругой, так и прн пластической деформации стержня, в него дополнитель6 введены синусно-косинусный транеформар два регулируемых двухполярных otplfBRH» я.напряжения и согласующие резисторы, причем выводы статорной обмотки синусно — косинусного трансформатора соединены соответственап с одними полюсами третмй и четвертой пар полюсов отображения изгибающих моментов и угловых скоростей на концах моделируемого участтса стержня, выводы первой квадратурнои обмотки синусно-косинусного трансформатора соответственно соединены с первой парой полюсов отображения продольной силы и продольной скорости на одном конце моделируемого участка стержня, а выводы второй квадратурной обмотки синусно — косинусного трансформатора соответственно соединены с пятой парой полюсов отображения перерезывающей силы и поперечной скорости на одном конце моделируемого участка стержня, причем первый и ! второй управляющие входы обоих регулируемых двухполярных ограничителей напряжения через соответствующие согласующие резисторы соединены соответственно с первой и пятой парой полюсов отображения продольной и перерезывающей сил, продольной и поперечной скоростей на одном конце моделируемого участка стержня, а выводы регулируемых двухполяр ных ограничителей напряжения соединены соответственно с третьей н четвертой парой полюсов отображения изгибающих моментов и угловых скоростей на концах моделируемого участка стержня.

Источники информации, принятые во внимание при «eðfa3e

1. Авторское свидетельство СССР М 646352, кл. G 06 G 7/68, 1976.

2. Тетельбаум И. М. Электрическое моде лирование иэгибных колебаний и метод динами ческих жесткостей. М., Оборонгиз, 1949, с. 22, фиг. 27б (прототип).

987640

Составитель И. Лебедев

Техред С. Мигунова

Редактор Ю. Середа

Корректор Н. Король .

Тираж 704

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10306/38

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4