Устройство для моделирования механических характеристик твердого тела Советский патент 1993 года по МПК G06G7/25 G06G7/48 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в составе аналоговых вычислительных машин при исследовании динамики механических систем с твердыми телами из упруговязкоползучепластичных материалов с деформационным упрочнением (разупрочнением) и неустановившейся ползучестью, в том числе из сверхпластичных материалов с повышенными деформациями и материалов, диаграммы циклического деформирования которых имеют линейные участки разгружения или же нагружения.

Цель изобретения - повышение точности моделирования и расширение области применения устройства.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 сумматоры, первый 5, второй 6 и третий 7 инверторы, интегратор 8, интегросумматор 9, первый 10, второй 11 и третий 12 блоки умножения, первый 13 и второй 14 блоки выделения модуля. Оно имеет информационный вход по сигналу задания параметра нагружения G (t), первый, второй и третий информационные выходы

устройства соответственно по сигналам полной относительной деформации e(t), усилию нагрузки P(t) и истинного напряжения 7и (t) моделируемого твердого тела.

В процессе моделирования с информационного входа G (t) сигнал поступает на первый вход первого сумматора 1, на второй вход которого подают сигнал с выхода второго инвертора 6. С выхода первого сумматора 1, служащего вторым информационным выходом устройства P(t), сигнал поступает на первые входы третьего блока умножения 12 и второго сумматора 2, на второй вход которого подает сигнал произведения с выхода третьего блока умножения

12.С выхода второго сумматора 2, являющегося третьим информационным выходом устройства 7u (t), сигнал поступает на первый вход третьего сумматора 3, на второй вход которого подают сигнал с выхода третьего инвертора 7. С выхода третьего сумматора 3 сигнал, соответствующий скорости полной относительной деформации Ј (t), поступает на входы первого блока выделения модуля

13,первого инвертора 5. интегратора 8 и первый вход интегросумматора 9, с выхода которого сигнал, соответствующий упругому напряжению Оу (t), подают на его собстсл

с

00

со со

00 ON

ю

венный пятый вход, на вход второго блока выделения модуля 14 и через третий инвертор 7 на второй вход четвертого сумматора 4. С выхода интегратора 8, служащего первым информационным выходом устройства Ј(t), сигнал через второй инвертор б поступает на четвёртый вход интегросумматора 9, второй вход третьего блока умножения 12 и первый вход четвертого сумматора 4, с выхода которого сигнал подают на второй вход первого блока умножения 10. С выхода первого блока выделения модуля 13 сигнал, соответствующий e(t)l, поступает на первый вход первого блока умножения 10, с выхода которого сигнал произведения подает на второй вход интегросумматора 9, С выхода второго блока выделения модуля 14 сигнал,, соответствующий I Оу (t) I, подают на первый вход второго блока умножения 12, на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого инвертора 5, а сигнал произведения подают на третий вход интегросумматора 9.

В результате устройство воспроизводит механические характеристики моделируемого твердого тела, описываемые системой следующих уравнений:

P(t) Kee(t)-KЈe(t);

Ои(1).+е(г);

IO

e(t)(t)-Oy(t);e(t)«/c(t)dt;

о-у (t) /{E Ј(t)K™ ОУ «-Кду e(t)x х I fe (t)l - Куп Оу (у) + Кип Ј (t) -Кнж Ь (t) x

х loy(t)l }dt;

где 6 (t) - параметр нагружения деформируемого твердого тела;

P(t) - усилие нагрузки деформируемого твердого тела;

0u (t), Оу (т.) - истинное и упругое напряжения; .

Ј (t), Ј (t) - полная относительная деформация и ее скорость;

FO - исходная (до опыта) площадь поперечного сечения образца;

г, Е - коэффициенты вязкости и линейной жесткости (модуль Юнга) материала деформируемого тела;

Ке, Ке - коэффициенты, характеризующие режим нагружения моделируемого тела (при Ке 0, P(t) Ке 6 (t) - мягкое нагруже- ние, при P(t) « KЈЈ (t) Ke 6 (t) - жесткое нагружение; в других случаях - промежуточное);

Кпл - коэффициент скорости пластической деформации;

КДу - коэффициент скорости деформации деформационного упрочнения (разупрочнения);

Куп - коэффициент скорости деформации установившейся ползучести;

Кип - коэффициент скорости деформации неустановившейся ползучести; Кнж - коэффициент скорости деформации нелинейной жесткости.

Коэффициенты передачи KIJ, используемых в устройстве операционных блоков I по их соответствующим входам J, можно рас- считать с помощью следующих соотноше- ний:

Кц МеКе; Ki2 MЈKЈ;

K21 К22 MF j- ; Кз1 - К 32 Щ

Кэ1 ME Е; Кэ2 К41 Мду Кду;

К92 К42 Мпл Кпл; Кдз Мнж Кнж; К94 Муп Куп, К95 МНп Кнп,

где М - обозначение соответствующего масштабного коэффициента.

Формула изобретения

Устройство для моделирования механических характеристик твердого тела, содер- жащее интегросумматор, интегратор, первый и второй блоки выделения модуля, три блока умножения, выход первого блока выделения модуля соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом интегросумматора, выход второго блока выделения модуля соединен с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен со вторым входом интегросумматора, вход интегратора соединен с входом

0

первого блока выделения модуля, а выход является первым информационным выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены четыре сумматора, первый и второй инверторы, вход первого сумматора является информационным входом устройства, а выход, являющийся вторым информационным выходом устройства, соединен с первым входом второго сумматора

5 . и с первым входом третьего блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход последнего, являющийся третьим информационным выходом устройства, подключен к первому

0 входу третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом интегросумматора, с входом интегратора и через первый инвертор с вторым входом второго блока умножения, выход интегратора через вто5 рой инвертор интегратора подключен к чет- вертому входу интегросумматора, к вторым входам первого блока умножения и к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого

блока умножения, выход интегросумматора третий инвертор с вторыми входами третье- соединен со своим пятым входом и через го и четвертого сумматора.

Сущность изобретения: устройство содержит интегросумматор 9, интегратор 8, четыре сумматора 1,2,3,4, три инвертора 5. 6, 7, три блока умножения 10, 11, 12, два блока выделения модуля 13, 14. 1 ил.

pffi daft)

М&

Л