Устройство для реализации бесконтактного воздействия подвижных нагрузок на конструкцию Советский патент 1993 года по МПК G01M19/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для демонстрации действия локальных подвижных нагрузок на тонкостенные цилиндриче- ские оболочки малой жесткости, выполненные как из металла, так и из неметаллических материалов (стеклопластик, органопластик и т.п.), и может быть использовано в учебном процессе при изучении курсов сопротивления материалов и строительной механики.

Целью изобретения является приближение условий нагружения к натурным за счет обеспечения безконтактного воздействия на тонкостенную цилиндрическую оболочку подвижных локальных нагрузок, перемещающихся вдоль ее направляющей.

На фиг. 1 изображены основные элементы и кинематическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример выполнения вырезов-окон в экране.

Устройство содержит испытуемую конструкцию - тонкостенную цилиндрическую оболочку 1, подвижный в окружном направлении экран 2 с фигурными вырезами-окнами 3, нагружающую оболочку 4, которые через диафрагмы 5, выполненные из диэлектрического материала, жестко связана с несущим стержнем 6, закрепленным одним концом на неподвижной опоре 7, а другим концом подвижно опирающимся на внутреннюю поверхность втулки 8, соединенной с валом 9 электродвигателя 10.

Экран с од ной стороны опирается своей боковой поверхностью на ролики 11, обеспечивающие его подвижность в окружном направлении, а с другой стороны связан с рамой 12, предназначенной для передачи крутящего момента с вале электродвигателя на экран.

К источнику питания 13 электродвига тель подключен через систему регулирования оборотов 14.

Нагружающая оболочка 4 соединена с электростатическим генератором 15 через регулятор заряда 16.

Величина заряда нагружающей оболочки, являющейся источником радиального электрического поля, контролируется элект рометром 17.

Регистрация деформаций испытуемой оболочки осуществляется путем съема информации с датчиков деформации {тензо- датчиков), установленных на наружной поверхности оболочки 1 (не показаны).

На фиг. 2 показан пример выполнения фигурного выреза окна 2 в экране 3. расположенном между нагружающей оболочкой 4 и испытуемой конструкцией 1.

Позицией 5 (фиг. 2) показана локальная зона нагружения испытуемой конструкции силами электростатического притяжения, обусловленными действием электрического поля (If- вектор электрического поля).

Устройство работает следующим образом.

Изменяя с помощью электростатического генератора 15 и регулятора заряда 16 величину заряда нагружающей оболочки 4 и ориентируясь по показаниям тензодатчи ков. установленных на наружной поверхности испытуемой конструкции, достигают необходимой величины ее статического нагружения. При этом, поскольку между нагружающей оболочкой и испытуемой конструкцией расположен металлический экран с окнами 3. то силы электростатического притяжения действуют только на части поверхности испытуемой конструкции, расположенной непосредственно перед окном экрана (фиг, 2), что приводит таким образом к локальному нагружению конструкции. Подвижный экран 2 приводят в движе0 ние и устанавливают необходимую угловую скорость вращения с помощью электродвигателя 10 и системы регулирования оборотов электродвигателя 14. Устанавливаемая угловая скорость вращения подвижного эк5 рана 2 определяется требуемой скоростью перемещения локальных нагрузок.

В процессе испытаний величину локальных нагрузок поддерживают на требуемом уровне за счет стабилизации заряда нагру0 жающей оболочки 4 с помощью электростатического генератора 15. рег-улятора заряда 16 и электрометра 17.

Величину напряженно-деформированного состояния конструкции при действии

5 подвижных локальных нагрузок оценивают по показаниям тензодатчиков.

Закон распределения нагрузки по поверхности испытуемой конструкции определяется размером и формой фигурных

0 вырезов-окон экрана, а величина нагрузки зависит от напряженности электрического поля на внутренней поверхности испытуемой конструкции.

Соотношение между величиной зазора

5 между оболочками и размерами окон на достижение цели изобретение не влияет.

Полезным эффектом, получаемым при использовании этого устройства, является устранение искажения динамических харак0 теристик конструкции, обусловленных механическим контактом между испытуемой конструкцией и нагружающим устройством (поскольку в данном случае нагружёние бесконтактно), что позволяет более корректно

5 оценить воздействие подвижной нагрузки, повысить точность определения критических скоростей перемещения нагрузки.

Известные автору устройства, реализующие безконтактный способ возбуждения

0 колебаний конструкций, в частности, за счет электростатического воздействия не позволяют обеспечить воздействие на конструкцию локальных подвижных нагрузок. Известные же устройства для испытаний

5 оболочечных конструкций на действие подвижных локальных нагрузок предполагают либо наличие механического константа между испытуемой конструкцией и возбудителем, либо наличие некоторой газовой, в частности воздушной среды, посредством

которой осуществляется воздействие на конструкцию.

Изобретение позволяет обеспечить одновременно и подвижность локальной, нагрузки и бесконтактность ее воздействия на оболочечную конструкцию.

Формула изобретения Устройство для реализации бесконтактного воздействия подвижных нагрузок на конструкцию, преимущественно тонкостенную цилиндрическую оболочку, содержащее систему силового воздействия на оболочку со средствами регулирования усилия, скорости и ускорения перемещения ло

кальных нагрузок, отличающееся тем, что, с целью приближения условий нзгруже- ния к натурным, система силового воздействия на оболочку выполнена в виде нагружающей тонкостенной цилиндрической оболочки, подключенной к электростатическому генератору через регулятор заряда и установленной внутри испытуемой оболочки соосно с ней. и подвижного в окружном направлении экраьца. выполненного в виде размещенного между нагружающей и испытуемой оболочками с зазором соосно с ними тонкостенной металлической цилиндрической оболочки с окнами-вырезами.

Изобретение относится к области испытаний, предназначено для демонстрации действия локальных подвижных нагрузок на тонкостенные цилиндрические оболочки малой жесткости, выполненные как из металла, так и из неметаллических материалов. Цель изобретения - приближение условий нагружения к натурным. Сущность изобретения: для обеспечения бесконтактного воздействия на тонкостенную цилиндрическую оболочку подвижных локальных нагрузок, перемещающихся вдоль ее направляющей, система силового воздействия выполнена в виде нагружающей тонкостенной металлической цилиндрической оболочки 4, подключенной к электростатическому генератору 15, являющейся источником радиального электрического поля и расположенной внутри испытуемой конструкции 1 соосно с ней, а также подвижного в окружном направлении экрана 2, представляющего собой тонкостенную металлическую цилиндрическую оболочку с окнами - вырезами 3, размещенную между нагружающей и испытываемой оболочками с зазором соосно с ними. Силовое воздействие обусловлено электростатическим притяжением, действующим на испытываемую конструкцию со стороны нагружающей оболочки. При этом, поскольку между источником поля и испытываемой конструкцией расположен экран с фигурными вырезами - окнами, то электрическое поле оказывает силовое воздействие лишь на часть поверхности конструкции, расположенной непосредственно перед окнами экрана. Подвижность экрана в окружном направлении, приводимом во вращательное движение электродвигателем, снабженным системой регулирования оборотов, приводит к перемещению локальных зон силового воздействия электрического поля вдоль направляющей испытываемой оболочки. 2 ил. Ј 00 N3 VI СЛ О