Устройство для моделирования упругого гистерезиса Советский патент 1988 года по МПК G06G7/48 

со

00

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании динамики механттеских систем с упругими элементами с учетом диссипации энергии в процессе их деформирования.

Цель изобретения - повьшюние точности моделирования.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из первого 1 и второго 2 интеграторов, первого 3

и второго 4 блоков умножения, первого 5 матора 7 без изменения полярности.

20

25

30

5 и второго 6 инверторов, сумматора 7, блока 8 фиксации нуля, вьтолнен- ного на первом 9 и втором 10 разно- полярных компараторах, первого - :четвертого ключей 11-14, выполненных соответственно на реле -15 - 18 с нор- Ь ально разомкнутыми контактами 19 - 122, Совокупности блоков 5,11,13 и 6, |12,14 представляют соответственно Ьервьй и второй блоки 23 и 24 определения знака,В процессе моделирования сигнал, соответствующий скорости деформации cTCt), с входа устройства поступает На первый вход сумматора 7, на вход блока 8 фиксации нуля, на первый йход первого блока 3 умножения и на йход первого интегратора 1, С выхода тоследнего сигнал, пропорциональный |(еформации At), поступает на второй ход первого блока умножения, на вы- которого получают сигнал, про- юрциональньй произведеншо d (t ) f(t) , )тот сигнал подают непосредственно на информационный вход первого ключа i1 и через инвертор 5 на информационный вход третьего ключа 13. При положительной полярности сигнала скорости деформации j(t) первый компаратор 9 блока 8 фиксации нуля подает сигнал управления на первый ключ 11. В результате на второй вход сумматора поступает сигнал произведения r(t) -cTCt) 0ез изменения полярности. При отрица- тельной полярности сигнала (t) второй компаратор 10 подает сигнал уп- равления на третий ключ 13. В этом (Случае на второй вход сумматора 7 поступает сигнал произведения i(t)«

«cTCt) уже другой полярности. 55

При поступлении сигналов на все

Гри входа сумматора 7 на его выходе .Вырабатывают сигнал, пропорциональный скорости изменения силы деформи35

40

45

а при положительном сигнале сГ(с) с измененной вторым инвертором 6 поля ностью.

В результате устройство реализуе следующую зависимость силы деформации P(t) от деформации J Ct), аппрок симирующую начальную кривую нагруже ния и нисходящие и восходящие ветви гистерезиса параболами,

(k/ -k5P )S(fnir+Cj ,

где k, - коэффициент жесткости

идеальной упругости (бе учета диссипации энергии) ,

kj,k5 - коэффициенты, характери зующие петлю упругого гистерезиса, t) - скорость деформации,

f 1 при if (t) vO, 5fii(r I 0 при cr(t) 0, -1 при (t) Oi Cj - начальные условия,(интегрирования для j-й ветви гистерезиса, соответству щие сигналам на выходах первого 1 и второго 2 ин теграторов в момент изме нения знака сигнала на входе устройства.

Формула изобретени

Устройство для моделирования упр гого гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, первый блок умножения, блок фиксации нуля, причем входы первого интегратора, блок фиксации нуля и первый вход первого блока умножения соединены с входом задания скорости деформации устройства, выход второго интегратора является выходом устройства, о т л и

рования P(t), который подают на первый вход блока А умножения и на вход второго интегратора 2. С выхода последнего сигнал, пропорциональный силе деформирования P(t), поступает на выход устройства и на второй вход блока 4 умножения, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный произведению P(t)-P(t), При отрицательной полярности сигнала скорости деформации j (t) сигнал произведения P(t)-P(t) через четвертый ключ 14 поступает на третий вход сум0

5

0

5

5

0

5

а при положительном сигнале сГ(с) с измененной вторым инвертором 6 полярностью.

В результате устройство реализует следующую зависимость силы деформации P(t) от деформации J Ct), аппроксимирующую начальную кривую нагруже- ния и нисходящие и восходящие ветви гистерезиса параболами,

(k/ -k5P )S(fnir+Cj ,

где k, - коэффициент жесткости

идеальной упругости (без учета диссипации энергии) ,

kj,k5 - коэффициенты, характеризующие петлю упругого , гистерезиса, t) - скорость деформации,

f 1 при if (t) vO, 5fii(r I 0 при cr(t) 0, -1 при (t) Oi Cj - начальные условия,(интегрирования для j-й ветви гистерезиса, соответствующие сигналам на выходах первого 1 и второго 2 интеграторов в момент изменения знака сигнала на входе устройства.

Формула изобретения

Устройство для моделирования упругого гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, первый блок умножения, блок фиксации нуля, причем входы первого интегратора, блока фиксации нуля и первый вход первого блока умножения соединены с входом задания скорости деформации устройства, выход второго интегратора является выходом устройства, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него дополнительно введены второй блок умножения, первый и второй блоки определения знака и сумматор, первый вход которого соединен с входом задания скорости деформации устройства, выходы блока фиксации нуля по знаку плюс и знаку минус подключены к соответствующим .знаковым входам первого и второго блоков определения знака, выходы которых соедине

ны соответственно с вторым и третьим входами сумматора, выход первого интегратора соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого соединен с сигнальным входом первого блока определения знака, вход и выход второго интегратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока умножения, выход которого соединен с сигнальным входом второго блока определения знака.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании систем динамики механических систем с упругими элементами с учетом диссипации энергии в процессе их деформации. Цель изобретения - повьшение точности моделирования. Для достижения цели в устройство введены блок умножения, первый и второй блоки определения знака и сумматор. Устройство позволяет воспроизвести зависимость силы деформирования упругого элемента от его деформации с учетом диссипации энергии в этом процессе в виде петель упругого гистерезиса, площадь которых пропорциональна кубу амплитуды силы дефор- мирования и не зависит от скорости е и частоты колебаний деформации с уче- том аккомодации этих петель, 1 ил. (О