Устройство для моделирования реологических характеристик материала Советский патент 1992 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в составе аналоговых вычислительных машин при исследовании динамики механических систем с учетом реологических характеристик материала их элементов в виде зависимостей между истинными напряжениями, вызываемыми ими деформациями и их изменениями во времени, в частности кривых ползучести деформации при постоянных напряжениях в режимах мягкого нагружения, кривых релаксации напряжения при постоянной деформации в режимах жесткого нагружения и диаграмм деформирования в режимах мягкого, жесткого и промежуточного нагружений.

Известно устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования материала, содержащее сумматор, два интегратора, блок умножения и блок модуля, которое может быть использовано для воспроизведения реологических характеристик в виде диаграмм деформирования не вполне упругих тел.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый сумматор, интегратор, блок умножения и блок выделения модуля, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом блока выделения модуля и с входом интегратора.

Недостатком известных устройств является то, что они не воспроизводят кривых ползучести деформации и релаксации напряжения во всевозможных режимах нагрузки как при постоянных, так и при переменных параметрах нагружения. Это ограничивает их функциональные возможности и, следовательно, область применения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения кривых ползучести деформации и релаксации напряжения.

Поставленная цель достигается тем. что в устройство для моделирования реологичесл со

ских характеристик материала, содержащее первый сумматор, интегратор, блок умножения и блок выделения модуля, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом блока выделения модуля и с входом интегратора, введены второй и третий сумматоры, три инвертора и интегросумматор, выход которого через первый инвертор подключен к первому входу первого сумма- тора, выход которого соединен с первым входом интегросумматора, второй вход которого подключен к выходу блока умножения, выход второго сумматора является выходом истинного нал ряжения материала устройства и со- единен с вторым входом первого сумматора, третьим входом ичтегросумматора и входом второго инвертора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выход интегратора является выходом относительной деформации устройства и подключен к второму входу третьего сумматора, к первому входу второго сумматора и входу третьего инвертора, выход которого соединен с четвертым входом интегросумматора, второй вход второго сумматора является входом задания параметра нагружения устройства.

На чертеже представлена схема пред- латаемого устройства,

Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры, первый 4, второй 5 и третий 6 инверторы, интегратор 7, интегросумматор 8; блок 9 умножения и блок 10 выделения модуля. Каждый из блоков выделения модуля может быть выполнен, например, на сумматоре, инверторе и двух диодах.

Устройство имеет информационный вход по сигналу параметра нагружения материала E(t), первый выход по сигналу истинного напряжения материала оь {t) и второй выход по сигналу относительной деформации e(t).

В процессе моделирования сигнал параметра нагружения материала E(t) с входа устройства поступает на второй вход с коэффициентом передачи К22 второго сумматора 2, на первый вход с коэффициентом переда- чи «21 которого подают сигнал с яыхода интегратора 7. Этот выход служит вторым выходом устройства по сигналу относительной деформации e(t). С выхода второго сумматора 2, являющегося первым выходом устройства по сигналу истинного напряжения Оц (t), сигнал поступает на второй вход с коэффициентом передачи Ki2 первого сумматора 1, на первый вход с коэффициентом

передачи Кп которого подают через первым инвертор 4 сигнал с выхода интегросумма тора 8, соответствующий разности cru(t) -оь (t), где оь (t) г Ё (t) - истинное напряжение внутреннего вязкого трения материала. При коэффициентах Кп Ki2, по величине обратно пропорциональных коэффициенту вязкости rj материала, на выходе первого сумматора 1 получают сигнал скорости относительной деформации Ј(t), который подают на вход блока 10 выделения модуля, вход интегратора 7 и первый вход с коэффициентом передачи Kei интегросумматора 8, на третий вход с коэффициентом передачи Квз которого поступает сигнал аи (t).

Сигнал е (t) с выхода интегратора 7 через третий инвертор 6 п остугоет на четвертый вход с коэффициентом передачи КЗА интегросумматора 8 и на второй вход с коэффициентом передачи Кз2 третьего сумматора 3, на первый вход с коэффициентом передачи Кз1 которого подают через второй инвертор 5 сигнал оь (t) с выхода второго сумматора 2. Сигнал разности Кз2Ј(г)- Кз1 оь (t) с выхода третьего сумматора 3 поступает на вход блока 9 умножения, на другой вход которого подают сигнал, соответствующий модулю скорости деформации I ё (t) I, с выхода блока 10 выделения модуля. Сигнал произведения К 32 Ј(t) - Кз1 оь (tjx х Е (t) i подают на второй входе коэффициентом передачи Кв2 интегросумматора 8, на выходе которого получают сигнал разности напряжений оь (t) - оь (t),

В результате устройство воспроизводит реологические характеристики материала с учетом предыстории нагружения, описываемые системой уравнений состояния материала:

Ou (t) «22 E(t) - K2i s (t); Ј (t) / е (t) dt; e (t)Ki2 оь (t)(t)-ob (t) - Knob(t);

CTu (t) - Ob (t) - /{K81 В (t) - K83 Ob (t) + + (t)-K3lOu(t) lЈ (t) I + + K{54 Ј (t)} dt,

где KIJ - коэффициенты передачи опера- цион- ных блоков i по их соответствующим входам J, характеризующие форму воспроизводимых петель гистерезиса циклических диаграмм нагружения и кривых ползучести деформации и релаксации напряжения.

В случае Kai 0, когда оь (t) К22 Е (t). воспроизводимые устройством реологические характеристики соответствуют режиму мягкого нагружения, при оь (t) «2if (t)

saK22 E (t) - режиму практически жесткого нагружения, а в промежуточных случаях - режиму промежуточного (между мягким и жестким режимами) нагружения материала.

Формула изобретения Устройство для моделирования реологических характеристик материала, содержащее первый сумматор, интегратор, блок умножения и блок выделения модуля, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом блока выделения модуля и с входом интегратора, отличающее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения кривых ползучести деформации и релаксации напряжения, в него введены второй и третий сумматоры, три инвертора и интегросумматор, выход

которого через первый инвертор подключен к первому входу первого сумматора, выход которого соединен с первым входом интег- росумматора, второй вход которого подклю чен к выходу блока умножения, выход второго сумматора является выходом истинного напряжения материала устройства и соединен с вторым входом первого сумматора, третьим входом интегросумматора и входом второго инвертора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выход интегратора является выходом относительной деформации устройства и подключен к второму входу третьего сумматора, к первому входу второго сумматора и входу третьего инвертора, выход которого соединен с четвертым входом интегросумматора, второй вход второго сумматора является входом задания параметра нагружения устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для исследования динамики механических систем с учетом реологических характеристик материала их элементов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения кривых ползучести деформации и релаксации напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство введены два сумматора, три инвертора и интегросумма- тор 1 ил.