Устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования Советский патент 1990 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для исследования методами аналогового моделирования динамики, прочности и долговечности механических систем с учетом диссипации энергии на внутреннее трение в циклически стабильных изотропных и анизотропных материалах упругих элементов в процессе их упругого и упругопласти- ческого деформирования особенно при оценках длительности затухания свободных колебаний и малоцикловой несущей способности этих механических систем.

Цель изобретения - повышение точности моделирования за счет учета кинетики деформирования в процессе циклического нагружения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - схемы блоков формирования сигнала скорости составляющей силы внутреннего трения; ка фиг. 4 и 5 - установившиеся петли упругого и упругопластического гистерезисов диаграммы циклического симметричного деформирования циклически стабильных изотропных материалов, воспроизводимые устройством.

В табл. 1 и 2 приведены основные варианты выполнения устройства и зависимости для скорости дефор№рова- ния и силы сопротивления деформированию при указанных вариантах выполнения блоков формирования сигнала скорости составляющей силы внутреннего прения, полярностях их выходных сигналов и положениях тумблеров переклю- .чателя.

Устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования (фиг. 1) содержит вход задания по сигналу, соответствующему скорости деформирования c(t), первый выход по сигналу, соответствующему деформированию «f(t), второй выход по сигналу, соответствующему силе сопротивления деформированию P(t), первый 1 и второй 2 интеграторы, сумматор 3, а также первый 4 и второй 5 блоки формирования скорости составляющей силы внутреннего трения.

Блок 4 (5) по фиг. 2 образуют блок 6 умножения, переключатель 7с тумблерами 7.1 и 7.2 и блок 8 присвоения знака управляющего сигнала.

Блок 4 (5) по фиг. 3 включает блок

9 выделения модуля, блок 10 умножения и переключатель 31.

Блок 8 содержит первый 12 и второй

13 нуль-органы, первый 14 и второй

15 ключи, а также первый 16 и второй

17 инверторы.

Работу устройства рассмотрим на

примере его выполнения по п. 1 табл. I.

Сигнал c(t) с входа устройства поступает на первый вход с коэффициентом передачи К сумматора 3 va первые входы блоков 4 и 5 и на вход первого интегратора 1, с выхода которого сигнал результата интегрирования f(t) поступает на второй вход блока

4и на второй выход устройства. С Выхода сумматора 3 сигнал, соответствующий скорости изменения силы сопротивления деформированию P(t), поступает на входы блоков 4 и 5 и на вход интегратора 2, с выхода которого сигнал результата интегрирования P(tX подается на второй вход блока

5и на второй выход устройства.

С выходов блоков 4 и 5 сигналы, Соответствующие скоростям изменения доставляющих силы внутреннего трения

5

0

5

0

5

0

5

поступают соответственно на второй и третий входы сумматора 3. В блоке 4 (фиг. 2)сигнал f(t) с его первого входа через замыкающие пары контактов 1-3 (табл. 1, п. 1) тумблеров 7.1 к 7.2 переключателя 7 проходит соответственно на вход блока 8 и на вход блока 6 умножения, на другой вход которого поступает сигнал J4t). На сигнальный вход блока 8 подается сигнал с выхода блока 6 умножения. Выходной сигнал блока 8 является выходным сигналом блока 4.

Во втором блоке 5 при выполнении его по фиг. 2 сигнал P(t) с его третьего входа через замыкающие пары контактов 1-2 (табл. I, п. 1) тумблеров 7.1 и 7.2 переключателя 7 поступает соответственно на вход блока 8 и на вход блока 6 умножения, на другой вход которого поступает сигнал P(t) с второго входа этого блока 5. На сигнальный вход блока 8 подается сигнал с выхода блока б умножения. Выходной сигнал блока 8 является выходным сигналом блока 5.

При выполнении блока 4 по схеме Лиг. 3, например, сигнал cf(t) с его первого входа через замыкающую пару контактов 1-3 (табл. 1, п. 5) тумблера 11.0 переключателя 11 поступает через блок 9 выделения модуля на вход блока 10, на другой вход которого подается сигнал (t) с второго входа блока 5, На выходе блока 10 умножения и, следовательно, на выходе блока 4 получают сигнал, соответствующий скорости изменения составляющей силы внутреннего трения. Второй блок 5 может быть выполнен по схеме фиг. 3. В этом случае используется замыкающая пара контактов 1-2 (табл. 1, п. 5).

Основные из возможных состояний тумблеров обеспечивают воспроизведение устройством петель упругого (фиг. 4, табл. 1) и упругопластичес- кого (фиг. 5, табл. 2) гистерезисов постоянной ширины, характерных для циклически стабильных изотропных материалов при постоянных параметрах симметричного цикла нагружения. Выбором полярности выходных сигналов блоков Ь и 5 обеспечивается учет необходимых направлений обхода петель гистерезиса и кинетики деформации , в частности, центрирование петель гистерезиса для циклически иэотроп51

ных материалов и их непрерывное сме- щение для циклически анизотропных материалов, для которых характерно одностороннее накопление пластически деформаций.

Согласно примерам выполнения устройства, перечисленным в табл. 1 и 2, не исключены и другие возможные случаи сочетания положений тумблеров 7.1, 7.2 и 11.0 для воспроизведения промежуточных петель между петлями упругого (фиг. 4) и упругоплас- тического (Фиг. 5) гистерезисов, ко- торые имеют место, например, при циклических относительных перемещениях элементов пары трения в пределах зоны предварительного смещения.

Выбором коэффициентов передачи К.,, 2К, 2КЭ соответствующих входов сумматора 3 (фиг. 1) обеспечивается воспроизведение петель гистерезиса н обходимой ширины, параметры процессов аккомодации или одностороннего смещения их.

В результате предлагаемое устройство при выполнении его блоков 4 и 5 по схемам фиг. 2 и 3 с состояниями тумблеров по п. 1 и 5 в табл. 1 воспроизводит следующую зависимость силы сопротивления деформированию P(t) от скорости деформирования f(t) аппроксимирующую начальную кривую нагружения и нисходящие и восходящие ветви упругого гистерезиса параболами в интегральном виде:

P K1J4-K1cT2Sgn MC3P Sgn P-f-Cj ,

где К, - коэффициент жесткости идеальной упругости (без учета внутреннего трения);

К., К - коэффициенты формы петли упругого гистерезиса; (t) - скорость деформирования; P(t) - скорость изменения силы сопротивления деформированию;

(I при JSO, О при «У 0 , -1 при J : 0 ,

Sgn P

I при , О при , -I при

С- - начальные условия интегрирования для j-й ветви гистерезиса.

Те же параметры устройства, но для упругопластических гистерезисов

86

диаграмм деформирования циклически стабильных изотропных и анизотропных материалов приведены в табл. 3 и 4 (фиг. 4).

Формула изобретения

Устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования,

содержащее первый и второй интеграторы, сумматор, первый и второй блоки формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, причем первый вход первого блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, вход первого интегратора и первый вход сумматора соединен с входом задания скорости деформации устройства, выход первого

интегратора подключен к второчу входу первого блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трения выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключей к входу второго интегратора, выход которого является выходом устройства, первый и второй входы второго блока формирования скорости составляющей сил внутреннего трения соединены соответственно с выходами сумматора к второго интегратора, о т- личающееся тем, что, с це™ лью повышения точности моделирования за счет учета кинетики деформации в

процессе циклического нагружения,

первые и третьи выходы первого и вто- рого блоков формирования скорости составляющей силы внутреннего трения подключены соответственно к входу заДания скорости деформации устройства и выходу сумматора, причем каждый из блоков формирования скорости составляющей силы внутреннего тренкя содержит переключатель, блок выделет-м

модуля и блок умножения, первый рлз-. мыкающий контакт переключателя является первым входом блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, подвижный контакт

переключателя соединен с входом бnora выделения модуля5 выход которого подключен к первому входу блока умножения, второй вход и выход которого являются соответственно вторым входск

и выходом блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трс ния, третьим входом которого является второй размыкающий контакт переключателя .

1543428

8 Таблица 1

154342810. л

Таблица 3

w

- -

f

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для исследования методами аналогового моделирования динамики, прочности и долговечности механических систем с учетом диссипации энергии на внутреннее трение в циклически стабильных изотропных и анизотропных материалах упругих элементов в процессе их упругого и упругопластического деформирования, особенно при оценках длительности затухания свободных колебаний и малоцикловой несущей способности этих механических систем. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Устройство содержит два интегратора, сумматор, первый и второй блоки формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, каждый из которых содержит переключатель, блок выделения модуля и блок умножения. Устройство по сигналу, соответствующему скорости деформации, вырабатывает на своих выходах сигналы, соответствующие деформации и силе сопротивления деформирования упругого элемента моделируемой системы. 5 ил., 4 табл.

- ч

л #д

/

/

(pus.t

SZKtel

фиг.5