УСТРОЙСТВО для ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ Советский патент 1968 года по МПК G06G7/48 

Известны устройства для электрического моделирования упруго-пластической среды, содержащие операционные усилители, неуправляемые диодные ключи и нелинейные .функциональные блоки.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем на вход суммируюпдего усилителя .подключены два функциональных нелинейных блока, последовательно с одним из которых подключены элемент «зона нечувствительности и операционный усилитель с емкостным входом и емкостной обратной связью, а параллельно этому же функциональному блоку .включен третий функциональный блок и последовательно соединенный с ним дифференцирующий операционный усилитель, в обратной связи которого параллельно сопротивлению включены последовательно соединенные .конденсатор и диод, зашунтированный резистором.

Это позволяет упростить устройство и повысить точность вычислений.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для моделирования упруго-пластической среды.

ры и диоды; блок воспроизведения функции, определяющей деформационное упрочнение; блок воспроизведения функций, определяющей скоростное упрочнение в области пластических деформаций; блок моделирования явления релаксации напряжений; блок воспроизведения скоростного упрочнения и суммирующий усилитель.

Все устройство выполнено на типовых операционных усилителях от / до 7, неуправляемых диодных ключах 8, 9, 10 и нелинейных функциональных элементах 11, 12 и 13. Для расширения диапазона аппроксимируемых нелинейных зависимостей последовательно и параллельно каждому из варисторов включены добавочные сопротивления.

Усилие деформирования Р при статическом н.чгружении определяется как разность усилия псевдоупругого деформирования и усилия, пропорционального функции, определяющей деформационное упрочнение.

При динамическом нагружений к указанной разности добавляются усилия сопротивления, зависящие от скоростей нагружения в области упругих и в области пластических деформаций.

теристику упругого и псевдоупругого нагружений; потенциометры 14 и 15 с источниками опорного напряжения и неуправляемые диодные ключи § и Р определяют момент появления пластических деформаций; усилитель 2 с емкостным входом и емкостной обратной связью является передаточным звеном, которое совместно с диодными ключами 8 и 9 осуществляет запоминание пластической деформации при изменении направления деформирования; усилитель 3 с нелинейным функциональным элементом 12 воспроизводит функцию, определяющую деформационное упрочнение; уснлитель 4 с нелинейным элементом 13 и дифференцирующий усилитель 5 формируют функцию, воспроизводящую скоростное упрочнение в области пластических деформаций; резисторно-диодно-емкостная связь 16-17- 10, охватывающая усилитель 5, моделирует явление релаксации напряжений; дифференцирующий усилитель 6 воспроизводит скоростное упрочнение в области унругих деформаций и, наконец, суммирующий усилитель 7 воспроизводит усилие (напряжение) деформирования среды.

Работает устройство следующим образом.

Если на вход подается возрастающее во времени напряжение, пропорциональное деформации среды а, то до тех пор, пока оно пе превысит напряжения отпирания ключа 8, т. е. до тех пор, пока не будет достигнута деформация, соответствующая пределу текучести моделируемого материала, проводят цепи усилителей 1 и 6. На выходе усилителя / устанавливается напряжение, являющееся аналогом силы, соответствующей данной упругой деформации а, а .на выходе усилителя 6 - напряжение, соответствующее скорости деформирования. Следовательно, в эту фазу усилие Р на выходе устройства формируется, как сумма напряжений, пропорциональных величине и скорости упругой деформации среды.

Как только входное напряжение превысит напряжение отпирания ключа 5 (будет превзойдена деформация, соответствующая моменту настунления пластического течения), в работу включатся цепи, воспроизводящие деформационное (усилители 2 и 5) и скоростное (усилители 4 и 5) упрочнение в области пластических деформаций.

В зависимости от скорости нарастания пластической деформации заряжается конденсатор в цепи обратной связи усилителя 5. После прекращения нагружения конденсатор разряжается через резисторы. При этом уменьщается напряжение на выходе усилителя 5, а следовательно, уменьщается и усилие деформирования Р.

Соотнощение резисторов в цепи обратной связи усилителя 5 выбирается таким образом, чтобы постоянная времени разряда соответствовала постоянной времени релаксации моделируемого материала и превышала бы постоянную зарядной цепи. При разгрузке устройства на усилителе 2 запоминается напряжение, соответствующее пластической (остаточной) деформации среды.

Закон изменения усилия деформирования в ЗОЙ фазе определяется характером изменения напряжения на усилителях 1 н 6, т. е. упругими характеристиками материала. Однако кривая упругой разгрузки в общем случае отлична от кривой упругого нагружения, поскольку она формируется путем вычитания из последней максимального значения усилия, пропорционального пластической деформации, зафиксированной на усилителе 2 при изменении

направления деформирования.

В случае повторного нагружения усилием одного знака пластическое течение (включение каналов 18 и 19) наступает нри входном напряжении, нревышающем напряжение, достигнутое в предыдущем нагружении (напрял ение, зафиксированное на усилителе 2), т. е. пластическая деформация возникает тогда, когда усилие повторного нагружения превысит усилие, достигнутое в предыдущем нагружении. Имеет место деформационное упрочнение среды.

При повторнОлМ нагружении усилием другого знака момент включения цепи формирования пластической деформации определяется

разностью напряжения, зафиксированного в элементе памяти (на усилителе 2), и напряжения, соответствующего щирине зоны нечувствительности. С помощью потенциометра 15 настраивается такая щирина зоны, нри которой включение каналов 18 и 19 наступает при входном напряжении, меньщем, чем в предыдущем нагружении. Оно позволяет воспроизводить на модели эффект Баушингера - снижение предела текучести при изменении знака нагружения.

Предмет изобретения

Устройство для электрического моделирования унруго-пластической среды, содержащее операционные усилители, неуправляемые диодные ключи и нелинейные функциональные

блоки, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повыщения точности вычислений, на вход суммирующего усилителя подключены два функциональных нелинейных блока, носледовательно с одним из которых

подключены элемент «зона нечувствительности и операционный усилитель с емкостным входом и емкостной обратной связью, а параллельно этому функциональному блоку включен третий функциональный блок и последовательно соединенный с ним дифференцирующий операционный усилитель, в обратной связи которого параллельно сопротивлению включены последовательно соединенные конденсатор и диод, защунтированный рези