Способ определения декремента колебаний по ширине резонансного пика Советский патент 1977 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение касается исследования механических свойств материалов и элементов конструкций при переменных нагрузках, а именно способов определения характеристик рассеяния энергии при колебаниях по ширине иика резонансной кривой.

Известен способ определения характеристик рассеяния энергии, например декремента колебаний, по ширине пика резонансной кривой, заключающийся в том, что возбуждают резонансные колебания исследуемого образца или элемента конструкции при постоянном значении амплитуды возмуш,ающей силы, регистрируют резонансную частоту и частоты вынужденных колебаний по обе стороны от резонанса при амплитуде, составляющей некоторый уровень резонансной амплитуды, равный 0,5 или 0,7 от ее величины, определяют по данным измерения ширину резонансного пика и по полученным данным вычисляют декремент колебаний.

Однако применение такого способа ограничивается случаями малых уровней циклического деформирования материала, когда необратимые потери невелики и колебательную систему можно считать практически линейной. В противном случае, применение такого способа, не учитывающего нелинейность колебательной системы, может привести к большой погрешности испытаний.

Известен также способ определения декремента колебаний по ширине резонансного пика, заключающийся в том, что возбуждают резонансные колебания исследуемого образца или элемента конструкции при постоянном значении амплитз-ды возмущающей силы, регистрируют резонансную частоту, определяют два значения ширины резонансного пика, соответствующие различным уровням резонансной а.мплитуды колебаний, вычисляют параметр, характеризующий нелинейность колебательной системы, используя значения выбранных уровней амплитуды колебаний и соответствующий каждому уровню ширины резонансного пика, и по полученным данным вычисляют декремент колебаний.

Однако параметр, характеризующий нелинейность колебательной системы, определяется в предположении степенной зависимости характеристик рассеяния энергии от амплитуды колебаний. Поэтому этого известного способа для исследования колебательных систем, нелинейность которых определяется другими

зависи.мостями характеристики рассеяния энергии от амплитуды, а также в случае, когда вид указанной зависимости вообще неизвестен, приводит к большой погрешности. Целью изобретения является повышение

достоверности эксперимента.

Для этого дополнительно возбуждают резонансные колебания исследуемого образца или элемента конструкции при каком-либо другом ностоянном значении амплитуды возмущающей силы, определяют щирину каждого резонансного при одинаковом абсолютном значении амплитуды колебаний и вычисляют декремент колебаний по формуле

/Дшз fc - I -I б

у ..

I

8 (а) : т.

Р

где б (а)-декремент колебаний, соответствующий выбранной амплитуде колебаний а, на уровне которой производится измерение ширины резонансных пиков;

Acoi и A(u2 - ширина первого и второго резонансных пиков на уровне амплитуды колебаний

р - резонансная частота;

Р - безразмерный коэффициент, равный от92

ношению - ; Ч

q W. Qz - амплитуды возмущающей силы или параметра, ей пропорционального, при которых производится первое и второе возбуждение резонансных колебаний.

На чертеже представлены графики зависимостей амплитуды от частоты при постоянных значениях амплитуд возмущающей силы qt и qz.

Способ осуществляется следующим образом.

Образец из исследуемого материала или элемент конструкций устанавливают на платформе вибростенда, возбуждают в нем резонансные колебания при каком-либо постоянном значении амплитуды возмущающей силы. Измеряют величину амплитуды возмущающей снлы qi. Изменяют частоту возбуждения и по изменению амплитуды колебаний определяют резонанс, фиксируя резонансную частоту р. Затем увеличивают несколько частоту возбуисдения в сторону зарезонансных частот и фиксируют ее значение , при некотором уровне амплитуды устаповивщихся колебаний а, а потом изменяют частоту возбунедепия в сторону дорезонансных частот и фиксируют ее значение со для того же уровня амплитуды колебаний а.

Далее возбуждают резонансные колебания того же образца или элемента конструкции при другой амплитуде возмущающей силы, измеряют величину амплитуды qz, затем изменяют частоту возбуждения в сторону зарезонансных и дорезонансных частот и фиксируют ее значения cog и со| для уровня амплитуды колебаний а, при котором проводят измерение щирины резонансного пика, полученного при возбул дении колебаний с первоначальной амплитудой возмущающей силы.

Ио данным измерения частот определяют щирину резонансных пиков Аи и Аш2, соответствующих двум заданным значениям амплитуды возмущающей силы i и 72 на одном и том же уровне амплитуды колебаний образца а.

Используя замеренные значения амплитуд возмущающей силы (/i и 2 и ширины резонансных пиков A(oi и Асо2, вычисляют декремепт колебаний, соответствующий выбранному уровню амплитуды а по приведенной выше формуле.

Способ позволяет с большой достоверностью определять декремент колебаний по ширине пика резонансной кривой при любом характере нелинейности исследуемого объекта, обусловленной рассеянием энергии.

Формула изобретения

Способ определения декремента колебаний по ширине резонансного пика, заключающийся в том, что возбуждают резонансные колебания исследуемого образца или элемента конструкции при постоянном значении амплитуды возмущающей силы, регистрируют резонансную частоту, определяют два значениящирины резонансного пика, соответствующие различным уровням резонансной амплитуды колебаний, и вычисляют по этим параметрам декремент колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности эксперимента, дополнительно возбуждают резонансные колебания исследуемого образца или элемента конструкции при каком-либо другом постоянном значении амплитуды возмущающей силы, определяют ширину каледого резонансного пика при одинаковом абсолютном значении амплитуды колебаний и вычисляют декремент колебаний по формуле

Дт2

/

г.У Дш,

i-fi

где б (а) - декремент колебаний, соответствующий выбранной амплитуде колебаний а, на уровне которой производится измерение ширины резонансных пиков;

Acoi и AiM2 - ширина первого и второго резонансных пиков на уровне амплитуды колебаний

р - резонансная частота; |3 - безразмерный коэффициент, равный .

ношению

9i

(1 и qz-амплитуды возмущающей силы или параметра, ей пропорционального, при 60 которых производится первое и второе возбуждение резонансных колебаний.

a

.