Фазовый способ определения характеристик рассеяния энергии колебаний Советский патент 1985 года по МПК G01N3/32 

Изобретение о1носится к исследо ванию механических свойств материалов и элементов конструкции, а име но к фазовым способам определения ха рактеристик рассеяния энергии колеба Известен фазовьй .способ определения характеристик рассеянияэнергии колебаний, заключающийся в том, что возбуждают вынз денные. колебания образца материала или элемента конструкции, регистрируют частоту возбуждения и угол сдвига фаз между возбуждающей силой и. деформацией образца,соответствующие заданному значению амплитуды колебаний, а также собственную частоту колебаний образца, по которым вычисляют коэффициент рассеяния энергии колебаний по формуле )tP4 „ 2J(1 pi -SHo,, где P - собственная частота колеба ний образца; U) - частота возбуждения, соответствующая амплитуде d вынужденных колебаний образца;. Ч - угол сдвига фаз между воз буждающей силой и деформацией образца при амплитуд а вьшужденных колебаний образца. Данный способ позволяет исследовать частотную зависимость рассеяния энергии колебаний для образцов с амплитудонезависимым рассеянием . энергии колебаний малого уровня fl Однако при исследовании образцов с большим уровнем рассеяния энергии колебаний данный способ обладает недостаточной точностью, поскольку не учитьшает амплитудную зависимость рассеяния энергии колебаний образца Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фазовьй способ определения характеристик рассеяния энергии колебаний, заключающийся в том, что возбуждают вьгнужденные колебания образца материала или элемента конструкции, регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждающей силой и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствующие заданному значению амгоштуды колеба37 , по которым вычисляют коэффициент рассеяния энергии по формуле f„ 2J( (1 где Рр, - резонансная частота колебаний образца, соответству, ющая амплитуда а колебаний образца. Известней способ позволяет исследовать амплитудную зависимость рассеяния энергии колебаний для образцов с частотно- зависимым рассеянней энергии колебаний при малых уровнях поглощения энергии колебаний . Однако при исследовании образцов с большим .уровнем рассеяния энергии в частотнозависимой области извест- ный.способ обладает недостаточной точностью, поскольку не учитьгеает частотную зависимость рассеяния энергии колебаний образца. Цель изобретения - повьщ1ение точности путем учета амплитудной и частотной зависимостей характеристики рассеяния энергии колебаний. Поставленная цель достигается. тем, что при фазовом способе опреде-. ленй.я характеристик рассеяния энергии колебаний, заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания образца материала или элемента конструкции, регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждаЁщей силой и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствуняцие заданному значению амлпитуды колебаний, по которым вычисляют характеристику рассеяния энергии, определяют собственную частоту колебаний образца по сдвигу фазы 90° между возбуждакяцей силой и деформацией при заданном значении амплитуды колебаний, затем измеряют фазочастотную характеристику колебаний образца при этом же значении амплитуды и фазоам-, плитудную характеристику при заданной частоте возбуждения, по которым определяют коэффициенты демпфирования и рассеяния энергии колебаний по формулам Ро(а) - wi h (u) , а) (а) - pi.Po(a)tgФ Vdo, а) Рн YPo(a) - hMu) , а)/4 где h ( U), а) h«(u). коэффициент демп.- фирования при заданной амплитуде а. колебаний и частоте и) колебаний соотв.етственно; Vdu , a) V«(u)), коэффициентЬ расVtoCa ) сеяния энергии КО лебаний при заданных амплитуде и частоте соответственно; ), фазочастотная и фа Cfu) («) зоамплитудная характеристики соответственно;-собственная и рёРо(а). зонансная частоты колебаний образца соответственно; uj - частота возбуждения, соответствующа амплитуде с( вьшужденных колебаний образца, , Измерение собственной частоты колебаний образца и фазочастотной характеристики колебаний образца при заданном значении амплитудыколебаний позволяет определить частотнозависимые характеристики рассе яния энергии колебаний, а измерение фазоамплитудной характеристики и -со ственной частоты колебаний образца при заданной частоте возбуждения по зволяет определить амплитудную зависимость характеристики рассеяния энергии колебаний образца. Способ осуществляется следующим образом. С помощью, например, генератора И электродинамического вибратора ; возбуждают вынуаденные колебания образца материала или элемента конструкциИ, регистрируют частоту возбу дения, например, с помощью часто томера, подалюченного к выходу ге-нератора, угол сдвига фаз между возбуждающей силой и деформацией образца, например, с помощью датчика перемещения образца и фазового детектора, подключенного к генератору и датчику перемещения образца и резонансную частоту колебаний при 1 ,7 аксимальной амплитуде колебаний обазца, соответствующие заданному начению d амплитуды Колебаний. атем, изменяя частоту возбуждеия, поддерживая постоянной амплиуду « колебаний путем регулирования, например, возбуждакяцей силы вибратора, определяют собственную частоту колебаний образца.по сдвигу / фазы 90 между возбуждающе й силой и деформацией образца. Для определения частотной зависимости характеристик рассеяния энергии колебаний измеряют фазочастотную характеристику (u) ) колебаний образца, т.е. сдвиг фазы ; f между возбуждающей силой и деформацией образца, поддерживая постоянной амплитуду t колебаний для всех значений частот ш в исследуемом диапазоне, при которых изменяется сдвиг фазыЧо. Для определения амплитудозависимых характеристик рассеяния энергии колебаний измеряют собственную частоту Рр(а), резонансную частоту Р, колебаний образца и фазоамплитудную характеристику Ф %j(a) при заданной частоте ш возбуждения для различных значений амплитуты « колебаний образца в исследуемом диапазоне амплитуд, т.е. для каждого значения амплитуды d колебаний образца измеряют сдвиг фаз Чи между возбужданяцей силой и деформацией образца, Рд(а) и РС( . По измеренным значениям рассчитывают коэффициенты демпфирования и рассеяния энергии колебаний цо формуламNР(а) -Loj h(ui , а) - tg 4 юо (a) - (a)tg VC U, .а) (p,(a) - h4u), a)// где h(u) , a) ha( u) ), hu)(a) коэффициенты демпфирования при заданной амплитуде « колебаний и частоте (и соответственно; V(ui , a) irt(uj ), VioC « ) коэффициенты рассеяния энергии колебаний при заданной ч, j4 / ч -,, N w(a). ... Р(а), Рд 511659376амплитуде и частоте-колебаний образца соответственно;соответственно. .Предлагаемый способ позволяет по,йысить точность определения характефазочастотная и фа- jристик рассеяния энергии колебаний зоамплитудная харак-образцов, характеризующихся большим теристики соответ-уровнем рассеяния энергии с одновреOTBf HHO - менной зависимостью его как от частособственная и резо-ты, так и от амплитуды колебаний нансная частоты.путем, учета даннь1х зависимостей.

ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ, заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания образца материала или элемента конструкции регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждающей силой и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствующие заданному значению амплитуды колебаний, по которым вычисляют характеристику рассеяния энергии, о т л и ч а- . ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности путем учета амплитудной и частотной зависимостей характеристики рассеяния энергии колебаний, определяют собственную частоту колебаний образца по сдвигу фазы 90° между возбуждающей силой и деформацией при заданном значении амплитуды колебаний, затем измеряют фазочастотную характеристику колебаний образца при этом же значении амплитуды и фазоамплитудную характеристику при заданной частоте возбуждения, по которым определяют коэффициенты демпфирования и рассеяния энергии колебаний по формулам (а) -и р2 -О h (Lu , а) tg 1Й„ О P.(a)tg v( u, (а) - , а)/4 где h( U) , а) Ья( и), hu)(a) коэффициент демпфирования при заданной амплитуде 4 ко-, лебаний и частоте и колебаний соот(Л ветственно; 4(u),a) f«(u), (а) коэффициенты рассеяния энергии колебаний при заданных амплитуде и частоте соответственно; О) Ф tf«( и ) , 01 /ttf( « ) фазочастотная и со фазоамплитудная ха00 рактеристики соответ ственно; РО Ре, собственная и резонансная частоты коле баний образца соответственно; о частота возбуждения, и)„ соответствующая амплитуде «1 вынузвденных колебаний образца.