Устройство для моделирования сваи в грунте Советский патент 1978 года по МПК G06G7/68 

1

Предлагаемое устройство относится к аналоговой вычислительной технике.

Известно устройство для моделирования изгиба балок 1.

Основные недостатки, присущие этой модели, состоят в необходимости электромеханического уравновешивания модели путем итерационной многоцикловой отработки потенциалов в узлах, требующей определенного времени, и в наличии методической погрещности, так как две сетки из низкоомных сопротивлений связаны между собой высокоомнымн.

Наиболее близким к изобретению по техническому рещению является устройство для моделирования сваи, содержащее резисторную сетку для моделирования жесткостных характеристик сваи, нсточник тока для моделирования внешней нагрузки, инвертор и сумматор 1.

Такое устройство ие может решать более сложную задачу расчета сваи в грунте.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены элементы односторонней проводимости и делитель напряжения, причем резисторная сетка выполнена в виде двух цепочек из последовательно соединенных соответственно первого, второго, третьего резисторов и четвертого, пятого и щестого резисторов. Узловая точка резисторной сетки через седьмой резистор подключена к выходу сумматора, первый вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов резисторной сетки, второй вход сумматора подключен к точке соединения пятого и шестого резисторов резисторной сетки. Третий и четвертый входы сумматора соединены соответственно через инвертор и нервый элемент односторонней проводимости - с узловой точкой резисторной сетки, соединенной через второй элемент односторонней проводимости с делителем напряжения, подключеиным к шнне нулевого потенциала, соедииенной через источник тока с узловой точкой резисторной сетки.

На фиг. I показана свая, находящаяся

под действием горизонтальной нагрузки ;

на фиг. 2 приведена схема устройства для

моделирования сваи в грунте.

Устройство содержит резисторную сетку

с узлами О-4 и резисторами 5-10, для моделирования коэффициентов перемещений инвертор 11 с резисторами обратной связи 12 (о) и входным 13, сумматор 14 с резисторамн 15-19, элементы 20 и 21 односторонней проводимости, делитель 22 напряжения для моделирования коэффициента постели, резистор 23 и источник 24 тока для моделирования внешней нагрузки. Расчет сваи в грунте на горизонтальную нагрузку производится со следующими предпосылками: возможен отрыв сваи от грунта, расположенного слева или справа от сваи, грунт характеризуется переменным по высоте сваи коэффициентом постели. Таким образом, любое сечение сваи, расположенной в грунте (фиг. 1), имеет два варианта работы: свая взаимодействует с грунтом справа и оторвана от грунта слева (знак « + перед вторым слагаемым в уравнении (1) либо свая взаимодействует с грунтом слева и оторвана от грунта справа (знак «- перед вторым слагаемым в уравнении (1). В такой постановке задача является конструктивно нелинейной и в связи с тем, что заранее зоны контакта и зоны отрыва не известны, на ЭВМ рассчитана быть не может. Напряженно-деформированное состояние сваи в такой постановке характеризуется следуюш,им уравнением: .y ,p, d EI где у - перемещение сечения сваи; К - погонный коэффициент податливости;EI - изгибная жесткость сваи; Р - нагрузка на сваю. Устройство, показанное на фиг. 2, служит для моделирования уравнения (1). Если сечение сваи перемещается вправо, отрываясь от грунта слева, то элемент 21 является открытым и проводимость включена в работу. Элемент 20 в это время закрыт, и делитель 22 не включен. Устройство определяется следующим /равнением электрического тока для узла 0: (9g - Зя) (7. - 4g. - 4gt/, + gt/,+ + gU, + gJJ, I.(2) Если сечение сваи перемещается влево, отрываясь от грунта справа, то, считая, что перемещениям эквивалентно напряжение, работа имеет иной характер: элемент 20 открыт, а элемент 21 закрыт. Уравнение электрического тока при таком варианте работы диодов следующее: () f/.-4gt/,-4g,-f gi/,+gC/4 ,L При моделировании сваи в каждый узел цепи включаются инвертор, сумматор, дополнительный резистор моделирования коэффициента постели. Кроме того, реализуются граничные условия, источник тока, моделирующий внешнюю нагрузку, включается в узел модели, расположенный над поверхностью грунта, узлы модели для сечений сваи, расположенных в грунте, не загружаются источниками тока. Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет решить сложную конструктивно нелинейную задачу строительной механики. Никакими.другими методами рассмотренная задача в подобной постановке не рещается. Формула изобретения Устройство для моделирования сваи в грунте, содержащее резисторную сетку, источник тока, инвертор и сумматор, отличающееся тем, что для расширения функциональных возможностей путем воспроизведения отрыва сваи от грунта, в устройство дополнительно введены элементы односторонней проводимости и делитель напряжения, причем резисторная сетка выполнена в виде двух цепочек из последовательно соединенных соответственно первого, второго, третьего резисторов и четвертого, пятого, шестого резисторов, узловая точк резисторной сетки через седьмой резистор подключена к выходу сумматора, первый вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов резисторной сетки, второй вход сумматора подключен к точке соединения пятого и шестого резисторов резисторной сетки, третий и че-) вертый входы сумматора соединены соответственно через инвертор и первый элемен односторонней проводимости с узловой кой резисторной сетки, соединенной чере:второй элемент односторонней проводимости с делителем напряжения, подключенным к шине нулевого потенциала, соединенной через источник тока с узловой точкой резисторной сетки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.25 научно-техническая конференция БПИ. Сб. «Материалы секций строительной еханики. Минск, 1969, с. 107. 2.Авторское свидетельство СССР № 397939, кл. G 06G 7/68, 1973.

-f-(-