СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИИ НА УДАРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ Российский патент 2009 года по МПК G01M7/08 

Описание патента на изобретение RU2362136C1

Изобретение относится к технике испытаний конструкций на динамические воздействия, преимущественно железобетонных конструкций, и обеспечивает повышение достоверности испытаний.

Аналогом заявляемого способа является способ вибрационных испытаний объектов по патенту РФ на изобретение № 1773164. Способ включает в себя определение собственной частоты f0 и добротности Q испытуемого объекта, а затем воздействие на объект гармонической вибрацией с амплитудой, выбранной в соответствии со значениями f0, Q, из V и условия равенства максимальных реакций объекта при гармонической и имитируемой случайной вибрации. Определяют зависимости собственной частоты f0 и добротности Q от амплитуды Аг гармонической вибрации f0(Aг), Q(Aг), из полученных зависимостей находят значение собственной частоты f01 и добротности Q1 при среднем значении амплитуды Аг из диапазона заданных значений, затем вычисляют при добротности Q1 соответствующий ударный спектр случайного вибрационного процесса, по определенному спектру находят максимальную реакцию Аm1 объекта на собственной частоте f01, определяют уточненное значение амплитуды Аг1 гармонической вибрации по формуле:

Далее сравнивают уточненное значение амплитуды гармонической вибрации Аг1 со средним ее значением. Способ повышает точность определения амплитуды гармонической вибрации.

Однако данный способ не может достаточно точно определить частоты при испытании железобетонной конструкции на динамическую нагрузку с ее разрушением, так как железобетонные конструкции от образца к образцу имеют разброс собственных частот вследствие специфики изготовления железобетонных конструкций.

Наиболее близким способом, принятым за прототип, является способ испытания объекта на ударные воздействия по патенту РФ на изобретение № 1811276. Способ основан на замене сложного реального воздействия последовательным воздействием на объект двух ударных импульсов эталонной формы. Параметры первого импульса задают из условия обеспечения близости максимальных деформаций объекта в области его низкочастотного резонанса при испытательном и имитируемом реальном воздействиях. Параметры второго импульса задают из условия обеспечения близости ударных спектров испытательного и реального воздействий в диапазоне частот, лежащих выше, где f0 - низшая собственная частота объекта. При предварительном определении f0 создают предварительную статическую деформацию объекта, соответствующую по величине и направлению максимальной деформации объекта при реальном воздействии. Данный способ относится к способам испытаний на приведенные ударные воздействия, имитирующие реальные ударные процессы. Известно, что одна и та же конструкция в зависимости от рабочего положения будет иметь частоту собственных колебаний, определяемую с ошибкой около 15%, и от образца к образцу конструкции существует разброс собственных частот вследствие специфики изготовления натурных железобетонных конструкций, так как практически невозможно точно воспроизвести железобетонную конструкцию. Данный способ не дает возможности точно определить и исключить высший спектр собственных гармонических составляющих и гармоник колебаний, образующихся в процессе разрушения конструкции в зарегистрированных сигналах датчиков измерительной системы. Расчет по приведенной в способе формуле не позволяет точно определить собственные гармоники, и ошибка в расчетах собственной частоты может достигать десятков процентов, что неприемлемо для получения достоверных результатов.

Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить точность и достоверность результатов натурных испытаний конструкций.

Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в фильтрации полученных высших гармоник собственных колебаний и получении точных значений измерения параметров колебаний, образующихся в процессе разрушения конструкции.

Этот результат достигается следующим образом. Заявляемый способ имеет общее с прототипом то, что предварительно определяют низшую собственную частоту колебаний конструкции, после чего конструкцию подвергают ударной нагрузке из условия обеспечения максимальной деформации. Но в отличие от прототипа по заявляемому способу низшую собственную частоту колебаний конструкции определяют резонансным методом. После чего, не меняя положения испытуемой конструкции, производят разрушающий удар. Полученные данные обрабатывают и фильтруют высшие гармоники собственных колебаний, соответствующие гармоникам в момент разрушения конструкции, от низшей гармоники, частота которой соответствует измеренной низшей собственной частоте колебаний конструкции. В частном случае для определения низшей собственной частоты колебаний в конструкции возбуждают вибратором колебания, которые регистрируют измерительной системой по сигналу акселерометра, и по максимуму резонанса определяют низшую собственную частоту. По полученным данным (отфильтрованным высшим гармоникам) судят о реальных значениях динамических параметров.

При реализации способа точность результатов испытаний и их достоверность складывается из следующих факторов. Во-первых, применение резонансного метода для определения низшей собственной частоты уже дает более точные данные о собственной низшей частоте конструкции, чем в прототипе. Во-вторых, известно, что деформация (разрушение) конструкции происходит в момент резонанса вынужденных собственных колебаний высокой частоты с собственными колебаниями, которые имеются и возникают внутри конструкции (им характерна низшая собственная частота). Фильтруя согласно способу высшие гармоники собственных колебаний в момент разрушения (отделяя низшую гармонику), можно с высокой точностью и достоверностью судить о динамических параметрах. К тому же согласно способу при определении низшей собственной частоты колебаний и при ударном испытании конструкция находится в одинаковых условиях (в одном положении).

Авторами и заявителем не выявлены из уровня техники технические решения, в которых полученные результаты при испытании конструкции на ударные воздействия фильтровались в момент ее разрушения с учетом измеренной низшей собственной частоты конструкции. Все это дает основание судить о наличии изобретательского уровня у заявляемого способа, поскольку он явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение промышленно применимо, поскольку его можно многократно реализовать для любых (железобетонных, металлических и др.) конструкций с достижением указанного технического результата.

Способ выполняют следующим образом. Испытуемую конструкцию сначала устанавливают на опоры в рабочем положении. В месте где будет приложена динамическая нагрузка, устанавливают калиброванный вибратор и акселерометр. Работа вибратора регулируется с помощью регулируемого генератора низкой частоты от нуля до максимума низшей собственной частоты конструкции. Диапазон резонансных частот и граничные условия для разных образцов разные и соответствуют нормативам на конкретный образец. Показания акселерометра фиксируются измерительной системой. После измерения собственной частоты конструкции в место, где был ранее установлен калиброванный вибратор, производят разрушающую динамическую нагрузку. Полученные данные измерений акселерометра с помощью измерительно-вычислительного комплекса фильтруют фильтром низших частот с учетом полученной низшей собственной частоты. В качестве возбудителя колебаний можно использовать любой низкочастотный генератор импульса. Результаты экспериментальных исследований железобетонной конструкции (ускорений от времени) без фильтрации (с низшей собственной частотой) показаны на фиг.1, а полученные результаты тех же параметров с учетом фильтрации фильтром низших частот, т.е. отфильтрованными высшими гармониками, показаны на фиг.2. Как видно из приведенных фигур, применение фильтрации с учетом низшей собственной частоты конструкции дают наиболее достоверные результаты. По фиг.1 сложно судить о реакции конструкции на ударное воздействие, т.к. происходит наложение частот друг на друга, при этом амплитуды колебаний существенно завышены, а на фиг.2 отображена диаграмма колебаний конструкции, в которой не участвуют высшие гармоники колебаний и при этом амплитуды колебаний соответствуют частоте разрушения.

Похожие патенты RU2362136C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА С ПРОДОЛЬНЫМ СТАТИЧЕСКИМ СЖАТИЕМ И ДИНАМИЧЕСКИМ ИЗГИБАЮЩИМ МОМЕНТОМ 2011
  • Плевков Василий Сергеевич
  • Однокопылов Георгий Иванович
  • Балдин Игорь Владимирович
  • Тигай Олег Юрьевич
RU2458334C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЖИВУЧЕСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2011
  • Плевков Василий Сергеевич
  • Однокопылов Георгий Иванович
  • Балдин Игорь Владимирович
  • Уткин Дмитрий Геннадьевич
  • Гончаров Максим Евгеньевич
RU2477459C1
Способ вибрационной диагностики процессов разрушения конструкций 2017
  • Бернс Владимир Андреевич
  • Жуков Егор Павлович
  • Маленкова Валерия Васильевна
RU2659193C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПРИ СВЕРХНОРМАТИВНОМ УДАРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 2018
  • Кумпяк Олег Григорьевич
  • Однокопылов Георгий Иванович
  • Галяутдинов Заур Рашидович
  • Саркисов Дмитрий Юрьевич
  • Галяутдинов Дауд Рашидович
RU2695590C1
Способ динамических испытаний конструкций и систем на механические и электронные воздействия 2021
  • Оболенский Сергей Владимирович
  • Зельманов Самуил Соломонович
  • Крылов Владимир Владимирович
RU2787559C1
Способ мониторинга технического состояния мостовых сооружений в процессе их эксплуатации (варианты) 2017
  • Кузьменко Александр Павлович
  • Сабуров Владимир Сергеевич
RU2650812C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ СИЛЬФОННЫХ БАКОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ 2010
  • Вертаков Николай Михайлович
  • Усанов Алексей Юрьевич
  • Орлов Сергей Александрович
  • Орлов Александр Сергеевич
RU2439521C2
Способ испытания строительной конструкции при сверхнормативном ударном воздействии 2017
  • Однокопылов Георгий Иванович
  • Саркисов Дмитрий Юрьевич
  • Мещеулов Никита Владимирович
RU2645039C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ НА ПОДАТЛИВЫХ ОПОРАХ С РАСПОРОМ ПРИ СВЕРХНОРМАТИВНОМ УДАРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 2018
  • Кумпяк Олег Григорьевич
  • Однокопылов Георгий Иванович
  • Галяутдинов Заур Рашидович
  • Саркисов Дмитрий Юрьевич
  • Галяутдинов Дауд Рашидович
RU2698517C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2014
  • Мамедов Октай Саил Оглы
  • Поповский Валерий Николаевич
  • Смотров Андрей Васильевич
  • Смотрова Светлана Александровна
RU2568959C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИИ НА УДАРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к испытанию конструкций на динамические воздействия, преимущественно железобетонных конструкций, и обеспечивает повышение достоверности испытаний. Технический результат изобретения заключается в фильтрации полученных высших гармоник собственных колебаний и получении точных значений измерения параметров колебаний, образующихся в процессе разрушения конструкции. Способ испытания конструкции на ударные воздействия заключается в предварительном определении низшей собственной частоты колебаний конструкции, после чего конструкцию подвергают ударной нагрузке из условия обеспечения максимальной деформации, при этом низшую собственную частоту колебаний определяют резонансным методом, затем, не меняя положения испытуемой конструкции, производят разрушающий удар; полученные данные обрабатывают и фильтруют высшие гармоники собственных колебаний от низшей гармоники, частота которой соответствует измеренной низшей собственной частоте колебаний конструкции. Для определения низшей собственной частоты колебаний в конструкции возбуждают вибратором колебания, которые регистрируют измерительной системой по сигналу акселерометра, по максимуму резонанса определяют низшую собственную частоту и по полученным данным судят о реальных значениях динамических параметров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 362 136 C1

1. Способ испытания конструкции на ударные воздействия, согласно которому предварительно определяют собственную частоту колебаний конструкции, после чего конструкцию подвергают ударной нагрузке из условия обеспечения максимальной деформации, отличающийся тем, что низшую собственную частоту колебаний конструкции определяют резонансным методом, после чего, не меняя положения испытуемой конструкции, производят разрушающий удар, полученные данные обрабатывают и фильтруют высшие гармоники собственных колебаний, соответствующие гармоникам в момент разрушения конструкции, от низшей гармоники, частота которой соответствует измеренной низшей собственной частоте колебаний конструкции, по полученным данным судят о реальных значениях динамических параметров.

2. Способ испытания по п.1, отличающийся тем, что для определения низшей собственной частоты колебаний конструкции создают вибрационные калибровочные колебания, которые регистрируют измерительной системой по сигналу акселерометра и по максимуму резонанса определяют низшую собственную частоту колебаний.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2362136C1

Способ испытаний конструкций на ударное воздействие потоком двухфазных сред и стенд для его осуществления 1991
  • Багдасарьян Александр Александрович
  • Пилипенко Петр Борисович
  • Багдасарьян Михаил Александрович
  • Шишков Альберт Алексеевич
SU1820265A1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ НА УДАРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1989
  • Багдасарьян А.А.
  • Пилипенко П.Б.
  • Багдасарьян М.А.
  • Шишков А.А.
SU1648159A1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИИ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ 2005
  • Бетковский Юрий Яковлевич
  • Людкевич Геннадий Борисович
  • Макаров Александр Федотович
  • Трусов Владимир Николаевич
RU2306541C2
Способ испытания конструкций 1974
  • Лурье Феликс Моисеевич
  • Файнберг Игорь Иосифович
  • Пашкевич Анатолий Антонович
SU509798A1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ МЯГКОЙ МЕБЕЛИ НА ПРОЧНОСТЬ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УДАРНОЙ НАГРУЗКИ 1997
  • Зорин Ю.В.
  • Ткаченко С.И.
  • Ярыгин В.Т.
  • Лягошин В.П.
RU2124710C1

RU 2 362 136 C1

Авторы

Кумпяк Олег Григорьевич

Однокопылов Георгий Иванович

Дзюба Павел Викторович

Даты

2009-07-20Публикация

2007-12-19Подача