Способ определения перемещения элемента конструкции под нагрузкой Советский патент 1988 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к расчетно- экспериментальным методам определения зависимости между нагрузкой и пе- ремещением, и может быть использованс для определения перемещения без испытаний реальной конструкции по ее модели .

; Целью изобретения является сниже- ;ние трудоемкости способа для элемен- Iтов конструкции в форме коротких i I пластин, нагруженных равномерно . рас- Iпределенной поперечной нагрузкой.

В качестве исследуемого элемента используют изготовленную по критериям I геометрического подобия модель эле- I мента конструкции, закрепляют ее по- I добно исследуемому элементу, а пере- I мещение определяют по собственной I частоте колебаний с учетом толщины I модели, плотности, модуля упругости I и коэффициента Пуассона материала I модели и модуля упругости и коэффициента Пуассона материала исследуемого элемента, а также соотношения площадей элемента и модели.

Способ осуществляют следующим образом.

Из любого выбранного по соображе- ниям технологичности обработки изотропного материала, например алюминиевого сплава, изготавливают модель исследуемого элемента в форме пластины в которой вьщерживают постоян.ное значение критериев геометрического подобия, т.е. одно и то же отношение между длиной элемента и длиной модели, шириной элемента и шириной модели, толщиной элемен-х-а и толщиной модели. Закрепляют полученную модель, также имеющую форму пластины, подобно ис- следуемом; элементу, т.е. с сохранением характера заделки .(жесткая, шарнирная и т.п.) и относительной длины периметра пластины, закрепленной таким образом. Затем в модели возб окда- ют поперечные колебания на резонансной частоте, например импульсной сосредоточенной рагрузкой. и измеряют

НТК частоту, например, с помощью пьезоэлектрического датчика перемещений какой-либо точки модели.

Искомая зависимость между перемещением исследуемого элемента конструкции и разномерно распределенной нагрузкой является линейной функцией нагрузки м может быть найдена с учетом толщины модели, плотности, моду

0 5

О гQ

ля упругости и коэффициента Пуассойа материала модели и модуля упругости и коэффициента Пуассона материала исследуемого элемента, а также соотношения площадей элемента и модели по формуле

Ц Е« (l-|u) F Е (1-м ) Fb

qg0

w.

h«5

(И

где -W - перемещение исследуемого элемента конструкции под равномерно распределенной поперечной нагрузкой q; резонансная частота колебаний модели, измеренная при эксперименте;толщина модели; ffft - плотность материала модели; Е, модули упругости материалов исследуемого элемента и модели;

g - ускорение свободного падения; MS коэффициенты Пуассона материалов исследуемого элемента и модели;

h - высота исследуемого элемента; F. площади исследуемого материала и модели.

Предлагаемьй способ позволяет определять перемещение исследуемых элементов конструкции в форме коротких пластин (с(„«КС/в мин)2,5 под действием равномерно распределенной поперечной нагрузки без изготовления самого элемента или его нагружения после соответствующего закрепления по периметру в заданных, .точках. Малая трудоемкость изготовления модели из любых изотропных и технологически приемлемых материалов в сочетании с простотой реализации эксперимента на модели обеспечивают снижение трудоемкости способа по сравнению со способами испытаний реальных конструкций. Способ применим для пластин любой формы и любой конфигурации и любого характера заделки пластины.

Формула изобретения

Способ определения перемещения элемента конструкции под нагрузкой, заключающийся в том, что в исследуемом элементе возбуждают колебания на резонансной частоте, измеряют частоту и по ее величине определяют мещение, о тличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости способа для элементов в форме

3 1394110

коротких пластин, нагруженных равно-ту, а перемещение определяют с учетом

мерно распределенной поперечной на-плотности, модуля упругости и коэфгрузкой, в качестве исследуемогофициента Пуассона материала модели

элемента используют изготовленную и модуля упругости и коэффициента

по критериям геометрического подобияПуассона материала исследуемого элемодель элемента конструкции, закреп-мента, а также соотношения площадей

ляют ее подобно исследуемому элемен-и толщин элемента и модели.

Изобретение относится к расчет- но-экспериментальным методам определения зависимости между нагрузкой и перемещением и может быть использовано для определения перемещения пластин без испытаний реальной констрзгк- ции по результатам испытания ее модели. .Цель изобретения - снижение трудоемкости способа для элементов конструкции в форме пластин, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Это достигается экспериментальным определением резонансной частоты колебаний модели, изготовленной по критериям геометрического подобия из любого изотропного материала и закрепленной подобно исследуемому элементу, и последующим расчетом перемещения как линейной функции от равномерно распределенной нагрузки с учетом толщины модели, плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона материала модели элемента, а также соотношения площадей элемента и модели. Модель возбуждают импульсной ударной сосредоточенной нагрузкой, а колебания воспринимают с помощью пьезоэлектрического датчика перемещений какой-либо точки Модели. Способ позволяет избежать необходимости испытаний под нагрузкой реальной конструкции и снизить трудоемкость эксперимента за счет изготовления модели в любом удобном масштабе из легкообрабатываемых материалов. СО