СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОМОЩИ ВИБРОУДАРНЫХ КОЛЕБАНИЙ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА Российский патент 2011 года по МПК G01N3/40 

Описание патента на изобретение RU2411494C1

Изобретение относится к способу определения контактной жесткости тел и может быть использовано в автомобилестроении в качестве метода определения жесткости элементов конструкции, в том числе тонкостенных элементов.

Прототипа данный способ не имеет и рассматривается впервые.

Технический результат - определение жесткости упругих опор, контактной жесткости материалов, в том числе и тонкостенных элементов. Применение описываемого способа сокращает время измерения.

Технический результат достигается тем, что фиксируют частоту угловых колебаний металлического шарика при его упругом соударении с препятствием, жесткость которого измеряется, в результате чего процесс определения жесткости упрощается и удешевляется.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлический шарик подвешивают на нерастяжимую нить в виде математического маятника, отклоняют на определенный угол и свободно отпускают, после чего он соударяется с жестким препятствием, совершая виброударный процесс, а наблюдатель фиксирует период колебаний, то есть время, необходимое на свободное перемещение, соударение и отскок. Определяется жесткость материала тонкостенных элементов, что по времени существенно ускоряет процесс измерения и не требует демонтажа конструкции или установки ее на стенде.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема установки для определения жесткости упругой опоры.

Рассматриваемая система состоит из металлического шарика массой m, подвешенного в точке О на нерастяжимой нити длиной l. Металлический шарик соударяется с тонкостенным элементом жесткостью с, после чего отскакивает. Если рассматривать виброударный процесс при столкновении металлического шарика с жестким тонкостенным элементом, то этот процесс условно можно разделить на два этапа: первый этап - когда маятник движется в воздушной среде, и второй - когда маятник находится в контакте с упругой тонкостенной конструкцией. Пренебрежем силами сопротивления, так как они мало влияют на величину периода колебаний.

На первом этапе дифференциальное уравнение движения маятника имеет вид:

на втором этапе:

Частота на первом этапе определяется выражением:

Частота на втором этапе будет:

Две амплитуды колебания на первом этапе осуществляются за следующее время:

С учетом (3):

На втором этапе, во время взаимодействия с препятствием, жесткость которого измеряется, период колебаний равен:

Таким образом, период колебания нелинейного процесса, состоящего из двух частей, будет:

Измеряя период колебаний, например, при помощи секундомера, из формулы (8) находим жесткость тонкостенной конструкции по формуле:

Данный способ определения жесткости можно применять для определения жесткости упругих опор, тонкостенных элементов конструкции автомобилей, декоративной отделки.

Похожие патенты RU2411494C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ ПОМОЩИ ВИБРОУДАРНОГО ПРОЦЕССА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА, СОУДАРЯЮЩЕГОСЯ С ИССЛЕДУЕМЫМ МАТЕРИАЛОМ 2009
  • Санкин Юрий Николаевич
  • Иванов Сергей Владимирович
RU2411481C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ 2009
  • Санкин Юрий Николаевич
  • Иванов Сергей Владимирович
RU2408861C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ В БОКОВОМ НАПРАВЛЕНИИ 2007
  • Санкин Юрий Николаевич
  • Гурьянов Михаил Владимирович
RU2336515C1
ВИБРОУДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 1998
  • Шестаков С.Д.
RU2179919C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА 2004
  • Лапшин Владимир Леонардович
  • Ященко Владимир Петрович
  • Рудых Александр Валерьевич
  • Вугмейстер Борис Овсеевич
  • Демаков Евгений Иванович
  • Петров Андрей Валерьевич
RU2272274C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА 2013
  • Лапшин Владимир Леонардович
  • Рудых Александр Валерьевич
  • Глухов Александр Владимирович
RU2526233C1
Виброударная площадка 1984
  • Волков Геннадий Константинович
  • Логвиненко Юлия Евгеньевна
  • Коряк Федор Иванович
  • Солощенко Владимир Сергеевич
SU1331644A1
Способ и устройство для демонстрации и исследования движения ансамбля математических маятников при продольных колебаниях его подвеса 2017
  • Кротов Сергей Сергеевич
  • Киреенко Валентина Константиновна
  • Кротова Инна Рафаэлевна
  • Измайлова Алла Алексеевна
  • Киреенко Олег Васильевич
RU2658788C1
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВИБРОУДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ 2004
  • Шестаков С.Д.
  • Ганиев М.М.
RU2259912C1
Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины 2019
  • Шлычков Сергей Владимирович
RU2715222C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОМОЩИ ВИБРОУДАРНЫХ КОЛЕБАНИЙ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Изобретение относится к способу определения контактной жесткости тел и может быть использовано в автомобилестроении в качестве метода определения жесткости элементов конструкции, в том числе тонкостенных элементов. Технический результат заключается в определении жесткости упругих опор, контактной жесткости материалов, в том числе и тонкостенных элементов, сокращении времени измерения, исключении демонтажа конструкции или установки ее на стенде. Сущность способа заключается в том, что металлический шарик подвешивают на нерастяжимую нить в виде математического маятника, отклоняют на определенный угол и свободно отпускают, после чего он соударяется с препятствием, жесткость которого требуется измерить, совершая виброударный процесс, а наблюдатель фиксирует период колебаний, то есть время, необходимое на свободное перемещение, соударение и отскок. Жесткость материала определяют по формуле:

где с - жесткость, m - масса шарика, T12 - полный период колебания, g - ускорение свободного падения, l - длина нерастяжимой нити. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 411 494 C1

Способ определения контактной жесткости тонкостенных элементов конструкции при помощи виброударных колебаний математического маятника, заключающийся в том, что фиксируют последовательность угловых колебаний металлического шарика при его упругом соударении с препятствием, жесткость которого измеряют, после чего жесткость материала определяют по формуле:
,
где с - жесткость;
m - масса шарика;
T12 - полный период колебания;
g - ускорение свободного падения;
l - длина нерастяжимой нити.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2411494C1

Способ определения контактной жесткости в зоне соединения деталей 1980
  • Трофимов Адольф Иванович
  • Кербель Борис Моисеевич
  • Митрофанов Юрий Алексеевич
SU879299A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НОРМАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО КОНТАКТА ДЕТАЛИ И ИНДЕНТОРА 1999
  • Матлин М.М.
  • Бабаков А.В.
RU2175123C2
RU 99125303 A, 27.08.2001
Способ определения коэффициента нормальной контактной жесткости в стыке двух поверхностей деталей 1978
  • Дрозд Марк Соломонович
  • Матлин Михаил Маркович
SU741093A1

RU 2 411 494 C1

Авторы

Санкин Юрий Николаевич

Иванов Сергей Владимирович

Даты

2011-02-10Публикация

2009-10-30Подача