Способ динамических испытаний изделий Советский патент 1986 года по МПК G01M7/00 

to

15

20

112AA527

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способу динамических испытаний изделий.

Цель изобретения - повышение точности имитации эксплуатационных нагрузок изделия от многократных ударов путем предварительного измерения собственных частот и коэффициентов конструкционного демпфирования критичных элементов на уровнях нагрузок, соответствующих уровням заданного режима мй огократных ударов.

На фиг,1 изображены амплитудно- частотные характеристики испытуемого изделия на различных уровнях и огибающая ударных спектров заданного режима многократных ударов; на фигф2- уровни вибрационного возбуждения при измерении собственных частот; на фиг.З - схема нагружения изделия ударными нагрузками , на фиг.4 - импульсы ударного нагружения изделия; на фиг.З - типовая осциллограмма затухакицего колебательного процесса К-го критичного элемента при возбуждении изделия ударами; на фиг.6- амплитудно-частотные характеристики изделия при узкополосной вибрации, ударный спектр и огибающая ударных спектров изделия при заданном режиме многократных ударов; на фиг.7 - зависимости ускорения от частоты узкополосной вибрации, с помощью которой определяют число циклов вибрации -на последнем этапе.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно измеряют собственные частоты критичных элементов изделия при вибрационном возбуядаении изделия на нескольких уровнях (фиг.2 при которых максимальные уровни 1 и 2 вибрации критичных элементов изделия соответствуют уровням заранее определенных ударных спектров (огибающая 3) изделия от заданного режима многократных ударов. На фиг показана типовая картина, получаемая на начальном этапе испытаний.

1

шштудами, соответствующими амплитудам заданного режима многокр атных ударов, и длительностями, равными полупериодам собственных колебаний критичных элементов.

Ударные воздействия используются в качестве эталонных воздействий, позволяющих определить рассеяние энергии при упругих колебаниях изделия и его элементов. Форма импульсов может быть полусинусоидальной или близкой к ней.

На фиг.1 видно, что для опреде-. ления параметров конструкционного демпфирования требуется 6 ударных импульсов с длительностями ( (фиг.4), определенными по зависимос- I ти:

.

причем К 1-6.

Испытуемое изделие оснащают системой измерения динамических процессов, например ускорений. На изде25 ЛИИ регистрируют затухающие колебательные процессы, происходящие в критичных элементах изделия, при действии на него импульсов ударных ускорений с определенными вьпае ха30 рактеристиками. На полученных осциллограммах затухающих колебаний стро- я тся огибающие кривые, как показано на 4иг.5.

Выделяя участок колебательного

35 процесса (фиг.З) от времени t, до t, можно определить коэффициент Пц конструкционного демпфирования К-го критичного элемента по формуле: AW

40

П.,

АО

45

де 0)

А«АО

i KCtw-to)

k

собственная частота К-го

критичного элемента;

амплитуда колебаний К- го

критичного элемента в момент

времени

амплитуда колебаний этого

элемента в момент to.

где через

f

Г.

f i

с S

обозначены зафиксированные собственные частоты кри гичных элементов изделия.

измеряют коэффициенты кон50 Далее изделие подвергают воздействию узкополосной вибрации с переменной частотой, уровень которой в поддиапазонах собственных частот устанавливают в соответствии с коэфструкционного демпфирования и ускоре-55 фициентами конструкционного ния критичных элементов при возбуж- вания на этих частотах. Уровень А дении изделия 4, закрепленного на вибрации устанавливают по соотноще- массе 3, ударами (см. фиг.З) с ам- нию:

5

0

шштудами, соответствующими амплитудам заданного режима многокр атных ударов, и длительностями, равными полупериодам собственных колебаний критичных элементов.

Ударные воздействия используются в качестве эталонных воздействий, позволяющих определить рассеяние энергии при упругих колебаниях изделия и его элементов. Форма импульсов может быть полусинусоидальной или близкой к ней.

На фиг.1 видно, что для опреде-. ления параметров конструкционного демпфирования требуется 6 ударных импульсов с длительностями ( (фиг.4), определенными по зависимос- I ти:

.

причем К 1-6.

Испытуемое изделие оснащают системой измерения динамических процессов, например ускорений. На изде5 ЛИИ регистрируют затухающие колебательные процессы, происходящие в критичных элементах изделия, при действии на него импульсов ударных ускорений с определенными вьпае ха0 рактеристиками. На полученных осциллограммах затухающих колебаний стро- я тся огибающие кривые, как показано на 4иг.5.

Выделяя участок колебательного

5 процесса (фиг.З) от времени t, до t, можно определить коэффициент Пц конструкционного демпфирования К-го критичного элемента по формуле: AW

0

П.,

АО

5

де 0)

А«АО

i KCtw-to)

k

собственная частота К-го

критичного элемента;

амплитуда колебаний К- го

критичного элемента в момент

времени

амплитуда колебаний этого

элемента в момент to.

50 Далее изделие подвергают воздействию узкополосной вибрации с переменной частотой, уровень которой в поддиапазонах собственных частот устанавливают в соответствии с коэфл.-А.

где X., укоренив К-го критичного элемента при возбу хдении изделия ударами; п - коэффициент конструкционного демпфирования к-го критичного элемента.

Весь частотный диапазон можно разбить на ряд поддиапазонов (фиг.6) в пределах которых амплитуда узкополосной вибрации постоянна, что дает возможность применять известные методы управления вибростендами например проводить испытания сканированием частоты в пределах поддиапазона с постоянным уровнем. На фиг.6 также показаны отдельные амплитудно-част от Hfeie характеристики 6 вибраций на различных частотах.

Таким образом, выражение для А дает возможность определить амплитуды узкополосной вибрации, создающей на изделии нагружение элементов, эквивалентное нагружению при многократных ударных воздей(5твиях.

Число циклов вибрации на последнем этапе задают равным числу циклов заданного режима многократных ударов Как видно из фиг.6,из-за узкополос - ности вибрации испытания необходимо проводить таким образом, чтобы перекрыть весь спектр собственных частот изделия и эксплуатационных нагрузок. Для этого испытания проводят на нес5г кольких фиксированных частотах или методом сканирования, при этом необходимо пройти весь частотный диапазон, диапазон отклика изделия от многократных ударов, и достичь требуемое число циклов нагружения. Исходя .из допустимой в инженерных расчетах точности -V 10% при определении г числа циклов нагружения в качестве полосы иfjt частот, где реализуется определенное число циклов нагружения принимается ширина резонансной кривой на уровне 0,9 от максимальной амплитуды.

Время испытаний на средней частоте f определяется следующим образом

tfc

Njc .

где - число многократных ударов приведенное для данной полосы частот. Время испытаний определяется

следующим образом:

- в пределах каждого интервала частот (показанных на фиг.6 и соответствующих горизонтальным участкам ломаной) находится средняя частота fy интервала (фкг.7);

-определяется полосаА. частот резонансной кривой;

-определяется время испытаний fu по приведенной формуле;

- определяется число участков шириной д, в пределах каждого интервала частот;

-определяется время испытаний в пределах каждого интервала как сумма

времен испытаний на частотах f,, f

.4Л J

-определяется время испытаний по всему частотному диапазону как сумма времен для каждого интервала.

Испытания на фиксированных частотах f, f,y. ... в пределах интервалов целесообразно заменить сканированием частоты, проходя интервал с постоянной скоростью за время

ty t,

I .. . - . . ,

Если в диапазоне частот вибрационных воздействий отсутствуют резонансные частоты, можно за резонансные минимальную .,

максимальную Гмскоч н одну среднюю частоту диапазона

,; /иин+ м«кс tjp :2

Способ позво 1яет проводить испы- тания крупногабаритных протяженных изделий массой в несколько тонн на нагрузки, эквивалентные многократным механическим ударам. При этом обеспечивается значительное сокращение времени и трудоемкости испы- , а также экономия трудовых и материальных ресурсов, связанных с подготовкой испытаний.

45

Формула изобретения

1. Способ динамических испытаний изде1Шй, заключающийся в том, что предварительно измеряют собственные

50 частоты критичных элементов изделия вибрационном возбуждении изделия, а также коэффициенты конструкционного демпфирования, а затем из- делие подвергают воздействию узко55 полосной вибрации с переменной частотой, уровень которой в поддиапазонах собственных частот устанавливают в соответствии с коэффициентами кЬнструкционного демпфирования на этих частотах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности имитации эксплуатационных нагрузок изделия от многократных ударов, вибрационное возбуждение изделия при измерении собственных частот проводят на нескольких уровнях, при KotopHx максималь ные уровни вибрации критичньгх элементов изделия соответствуют уровням заранее определенных ударных спектров изделия от заданного режима многократных ударов, затеем измеряют коэффициенты конструкционного демпфирования и ускорения критичных элементов при возбуждении изделия ударами с.амплитудами, соответствующими амплитудам заданного режима многократных удароь, и длительносфиА2

тями, равными полупериодам собственных колебаний критичных элементов, а уровень А вибрации устанавливают по соотнощению:

. 2nji Xit А « . u)J

где Ujj- собственная частота К-го критичного элемента;

Хц - ускорение К-го критичного элемента при возбуждении изделия ударами;

н, - коэффициент конструкционного демпфирования К-го критичного элемента .

2, Способ по п.1, а т л и ч а ю - щи и с я teM, что число циклов вибрации на последнем этапе, задают равным числу циклов заданного режима многократных ударов.

Частота

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - побьопение точности имитации эксплуатационных нагрузок изделия от многократных ударов. Способ заключается в том, что предварительно измеряют собственные частоты критичных элементов изделия при вибрационном возбуж9eHOftc fue дении изделия на нескольких уровнях, при которых максимальные уровни критичных элементов изделия соответству- ют уровням заранее определенных ударных спектров изделия от заданного режима многократных ударов. Затем определяют коэффиоденты конструкционного демпфирования и ускорения критичных элементов при возбуядении изделия ударами с амшштудами, соответствующими амплитудам заданного режима многократных ударов После этого изделие подвергают воздействию узкополосной вибрации с переменной . частотой, уровень которой в поддиапазонах собственных частот устанавливают в соответствии с коэффициентами конструкционного демпфирования на . этих частотах. Способ позволяет имитировать эксплуатационные нагрузки изделия от многократных ударов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. (Л N9 4 4ib СП Ю Чаеяго/па

(риц.Ъ

f)uf.

ffflfмя

Усноре ие

А

1244527

Сбставитель В.Мешковский Редактор Л.Пчепинская Техред И.Попович Корректор С.Шекмар

Заказ 3907/45 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Ра пиская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4