Способ определения характеристик рассеяния энергии при колебаниях систем с несколькими степенями свободы и связанными формами колебаний Советский патент 1990 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к виброис- пытаниям, а именно к способам определения диссипативных характеристик колебательных систем с несколькими степенями свободы и связанными формами колебаний.

Цель изобретения - повышение точности и расширение обласчи применения на системы с любым числом степеней свободы.

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого

способа; на фиг,2 - типовая виброграмма по одной из степеней свобод системы со связанными формами колебаний; на фиг.З и 4 - примеры амплитудных спектров системы со связанными формами колебаний; на фиг, 5 типовой вид обобщенного амплитудного спектра.

При определении характеристик рассеяния энергии при колебаниях систем с несколькими степенями свободы и связанными формами колебаний

ю 1 ю

оэ

возбуждают свободные затухающие колебания по всем степеням свободы Јистемы, В ряде последовательных Временных интервалов фиксированной длины измеряют амплитудный спектр по всем степеням свободы системы. Для каждой чстоты колебаний измеренные значения амплитуд ставят в соответствие конкретному моменту времени из соответствующего временного интервала (например, моменту, соответствующему середине этого интервала). После этого определяют обобщенный амплитудный спектр системы в виде совокупности частотных составляющих, вычисленных как сумма соответствую щих данному моменту времени знач.ений амплитуд по всем степеням свободы системы. Требуемую характеристику рассеяния энергии для каждой частоты определяют по изменению во времени обобщенных амплитуд, используя известные для системы с одной степенью свободы соотношения.

Возможность учета взаимодействия всех связанных между собою форм колебаний позволяет расширить область применения способа на скстемы с любым числом степеней свободы. Кроме того, исключение необходимости предварительного определения собственных частот системы и, следовательно, исключение влияния погрешностей их определения на определение характеристик рассеяния энергии обусловли- ает повышение точности, При мер.В исследуемой системе 1 с несколькими степенями свободы возбуждают свободные затухающие колебания ударом тела (не показано), разгоняемого с помощью катапульты 2. Для фиксации виброграммы используют пару сухих контактов 3, резистивные тензодатчики 4 типа 114КФ, нормирующий усилитель 5 типа тензоиндикатора 1526 фирмы Брюль и Къер, многоканальный измерительный магнитофон 6 типа 7009 фирмы Брюль и Къер, цифрвой регистратор 7 типа 7502 фирмы Брюль и Къер, в состав которого входят в качестве функциональных блоков аналого-цифровой преобразователь 8 и линия 9 задержки, анализатор 10 спектра типа 3347 фирмы Брюль и Къер и ЭВМ 11 типа СМ1210 с алфавитно-цифровым печатающим устройством (АЦПУ) 12 и дисплеем 13,

Колебания системы 1 при помощи реэистивных теизодатчиков 4 с масштабирующими усилителями 5 регистрируют на магнитной ленте многоканального измерительного магнитофона 6. Одновременно с пары сухих контактов 3 на отдельном канале магнитофона 6 записывают сигнал размыка-

ния контактов, который является началом отсчета при последующих измерениях. Типовая диаграмма записанного сигнала 14 с тензодатчиков 4 и с сухих контактов 3 (диаграмма 15)

5 приведена на фиг,2. После этого устанавливают магнитофон 6 на начало записи, а цифровой регистратор 7 - в ждущий режим, при этом в качестве сигнала запуска цифрового регистра-

0 тора используют запись сигнала с сухих контактов 3, При первом цикле измерений сигнала, записанного на одном из измерительных каналов магнитофона 6, время задержки в линии 9

5 задержки устанавливают равным нулю. Время выборки Јt на цифровом регистраторе 7 устанавливают кратным периоду колебаний на первой собственной частоте исследуемого образца 1. При помощи.цифрового регистратора 7 с АЦП 8 производят запись выборки процесса колебаний длительностью At в цифровой форме. По записанному в цифровой форме сигналу измеряют при помощи частотного анализатора амплитудный спектр сигнала для соответствующей выборки ZJt При помощи линии 9 задержки устанавливают задержку запуска цифрового регистратора 7 относительно сигнала с сухих контактов 3, равную /3t, и повторяют описанную процедуру измерений амплитудного спектра для выборки 4t2. Аналогично измеряют амплитудные спектры для

с выборок Лt3, 6t4, ..., 4th, устанавливая время задержки запуска цифрового регистратора 7 в линии задержки 9, равное 2dt, 34t, ..., (n-l)t соответственно, I

0 Измеренные спектры запоминаются в памяти ЭВМ 11 для передачи на АЦПУ 12 или дисплей 13,

Аналогично измеряют амплитудные спектры колебаний исследуемой систе-

5 мы 1 по всем степеням свободы.

Вид типовых диаграмм амплитудных спектров по двум координатам OY и OZ приведен на фиг,3 и 4,

0

5

0

515

Вид типовой диаграммы обобщенно- - го амплитудного спектра приведен на фиг«5. Обобщенный амплитудный спектр представляет собой совокупность обобщенных амплитуд А.. , определен IJ

ных .для каждой 1-й частоты спектра ц.

в каждый момент времени

CJ

Обобщен

ную амплитуду А. определяют как сумму амплитуд А амплитудных спектров Aj. для каждой i-й частоты спектров

для

W- в каждый момент времени t всего числа п измеряемых координат

где А... - амплитуда в точке обобщенного амплитудного спектра на i-й собственной частоте в момент вре- 10мени t/ , , , предшествующий моменту времени с

А 1J

n

Af J

А..

jn

15

20

Ач

25

Л - I

где

-J

амплитуда в точке обобщенного амплитудного спектра на i-й собственной частоте в момент времени t -.

Формула изобретения

Способ определения характеристик рассеяния энергии при колебаниях систем с несколькими степенями свободы и связанными формами колебаний, по которому возбуждают затухающие колебания системы, измеряют параметры ее колебаний и по измеренным параметрам определяют характеристики рассеяния энергии, соответствующие собственным частотам, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения на системы с любым числом степеней свободы, в ряде последовательных временных интервалов одинаковой длины измеряют амплитудный спектр по всем степеням свободы системы, для каждой частоты колебаний измеренные значения амплитуд - декремент колебаний иссле- дд ставят в соответствие конкретному

где А .. - обобщенная амплитуда в точке обобщенного амплитудного спектра, соответствующей i-й частоте а.в момент

1 времени t;

амплитуда в точке амплитудного спектра для n-й измеряемой координаты, например, при колебаниях относительно OZ, соответствующая i-й частоте си в момент времени t;.

Значение декремента колебаний определяют по изменению амплитуд обобщенного амплитудного спектра во времени для каждой i-й собственной частоты колебаний исследуемой системы 1:

30

j- i In H-CflA /A) +

35

S,2

+ /A.)1 + ... ,

дуемого образца для 1-й собственной частоты колебаний в j-м временном интервале; o - количество полных циклов

колебаний исследуемой системы с собственной круго-

W.

U)2

45

вой частоты колебаний . за период времени dt; 4А . - деградация амплитуды обоб-

щенного амплитудного спект- . ра на i-й собственной часмоменту времени из соответствующего временного интервала, формируют обобщенный амплитудный спектр в виде суммы соответствующих данному моменту времени и данной частоте значений амплитуд по всем степеням свободы системы, а характеристику рассеяния энергии для каждой частоты определяют по изменению во времени обобщенных амплитуд, используя известные для систем с одной степенью свободы соотношения.

тоте колебаний в j-и области времени, при этом

лАЬ AT(j-n- AV

где А... - амплитуда в точке обобщенного амплитудного спектра на i-й собственной частоте в момент вре- 10мени t/ , , , предшествующий моменту времени с

-J

Af J

15

20

25

дд

дд

30

дд

35

моменту времени из соответствующего временного интервала, формируют обобщенный амплитудный спектр в виде суммы соответствующих данному моменту времени и данной частоте значений амплитуд по всем степеням свободы системы, а характеристику рассеяния энергии для каждой частоты определяют по изменению во времени обобщенных амплитуд, используя известные для систем с одной степенью свободы соотношения.

11

Фм.З

«

///X

J-l

Фиг.Ь

Изобретение касается виброиспытаний. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения на системы с любым числом степеней свободы. При определении характеристик рассеяния энергии возбуждают затухающие колебания по всем степеням свободы системы. В ряде последовательных временных интервалов одинаковой длины измеряют амплитудный спектр по всем степеням свободы системы. Для каждой частоты колебаний измеренные значения амплитуд ставят в соответствие конкретному моменту времени из соответствующего временного интервала, после чего формируют обобщенный амплитудный спектр в виде суммы соответствующих данному моменту времени и данной частоте значений амплитуд по всем степеням свободы системы. Характеристику рассеяния энергии для каждой частоты определяют по изменению во времени обобщенных амплитуд, используя известные для систем с одной степенью свободы соотношения. Достижение целей изобретения обусловлено возможностью учета взаимовлияния всех связанных между собою форм колебаний и исключением необходимости предварительного определения собственных частот системы и, следовательно, влияния погрешности их определения на определяемую характеристику рассеяния энергии. 5 ил.

Фаг. 5