Устройство для моделирования изгибаемого стержня Советский патент 1979 года по МПК G06G7/68 

й ШДКТШтены ОДНИМИ Ёйводами соответствен flo tpn Источника тока, другие выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, к пятому узлу резисторной сетки подключен вход ййвёрТОра, выход которого связан с точкой . последовательного соединения восьмого и девяtorb pesKCTopoB и подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к первому узлу резисторной сетки, третий вход сумматора соединен с шестым узлом резисторной :cetkH, а выход сумматора соединен со вто- рым узлом резисторной сетки, причем первый и шестой узлы резисторной сеткИ соединены соответственно с размыкаюшими контактами первого и второго реле управления, замыка foUWe контакты которых подключены соответ твёнйо к первому и второму дополнительным источникам тока, третий и четвертый узлы резисторной сетки соответственно подключены к другим обмоткам первого и второго поляризованных реле. Изобретение поясняется чертежом. Устройство содержит узлы резисторной сетки 1-6, резисторы 7-15 для моделирования . жесткостных характеристик стержня, инвертор 16, сумматор 17, поляризованные реле 18 и 19 йе бчН й1 :и тъка для моделирования внешней на грузки 20. 21, 22, источники опорного тока 23 и 24 для моделирования разности пласхического момента и момента от внешенй нагрузки, источники тока Моделирования 1тластических мо ментов 25-28, замыкающие контакты 29 и 30 . поляризованных реле 18 и 19, реле управления плаСтическими шарнирами 31 и 32, содержащие контакты 33 ,и 35 (реле 31) и контакты 34 и 36 (реле 32), источник питающего напряжения 3 Уравнения, определяющие изгибаемый прямо линейный стержень длиной t постоянного сечеНИН с погонцой жесткостью i, концы которого пов1грнулись на углы ip и , а стержень получил перекос Ф, запишем в виде Ц /| Vf гlr -Чti5 i Mt , t Ziffl if -itiS +M , а в-Г/ АА-1 V -« - . г.,л:. ль«и; Здесь МА, MB , QA - концевые изгибающи моменты и поперечная сила; Мд , MB , Од - тЬ 5йё WtS стёраосгч; защемленньгми концами от внешней среды. Запишем еЩе два дополнительных уравнения для моментов Мд-м, () 2 -2.Л ч 1 ,5 .5 (2) М„ - М, (0,51Р/У- 5Р), -Г (. лл-р 5 47 ЙТТ) ,5 и За( + 2,5 где а - число, характеризующее значение проводимости данного экземпляра поляризованного реле. Если изгибающий момент в начале М в или в конце стержня MB достигнет значения пластического момента Млпл Впл з, основании теории .расчета ylipyro-пластических систем, будем считать, что момент на конце стержня буaet равен пОСТоянной величине Мд „д или Мп, При электрическом моделировании стержня с учетом появления пластических шарниров токи 7д и 5в вначале схемы и в конце ее являются аналогами изгибающих моментов Мд и MB . В связи с тем, что следить за токами Эд и ijg с помощью какогд-либо устройства, не внося искажения в схему, сложно, продублируем эти токи, з ножив их на коэффициент (-Шг) в виде токов Uj и 3 2, протекающих в других ветвях, где их можно контролировать при помощи поляризованных реле. Исходя из условия, что сумма токов в узлах 3 и 4 равна нулям, определим потенциалы этих узлов .SgUg-gU +2,5g o.5g .3.g 2,5g Токи DI, За-равны: э ,,) (o,), где Зад - проводимость обмотки лоляризованного реле. Если изгибающий момент в начале или в конце стрежНя Достигает значения Мдпу,или Мряд , то, ИсхОДГМ жшвшгентности-ГОКОВ и моментов. ток Од или 3g необходимо сделать постоянным и равным источшкам тока 25, 26, 27, 28, ЗАПА -Т ; авпл 7 МВПА . d6-beMWrraiJift3 HpyHJT поляризованные реле 18 или 19, по вторым обмоткам которых протекают токи , определяемые источниками опорного тока 23, 24..

Устройство работает следующим образом.

При электромоделировании рамной системы на каждый конечный элемент изгибаемого стержня предназначается устройство,, показанное на чертеже.

Эти устройства соединяются между собой по геометрической схеме моделируеМой рамы с цель реализации у}1авнений равновесия сумм моментов в узлах и сумм поперечных сил по перерезывающим раму сечениям.Поспе набора проводимоетей, установки всех необходимых источников тока получаем автоматически и практически мгновенно одно из четырех состояний изгибаемого стержня:

1,Моменты Мд и MB не достигли значений МЛПА и Mgpjj-реле 18, 19 и работающие вместе

с ними реле 31, 32 отключены. .

2,Момент Мд достиг значения Мд, - ток til превысил значение тока 3/ , определимого источником ток 23, сработало чувствительное поляризованное реле 18, которое своим контактом 29 включило реле 31; реле 31 контактами

35 самозаблокирОвалось и при помощи контактов 33 подсоединило к узлу 1 источ1шк тока 25, а к ветви с током Од источник тока 26, равные по величине ; при дальнейшем увеличении нагрузки на рассчитываемую раму значение тока D/i источника будет оставаться постоянным и равным Зд„д ,

3.Момент Mg достиг значения Мвпл - ток 3 превысил значение источника тока 30 (gpA ) система работает аналогично второму состоянию стержня: сработали реле 19 и 32, включились , .источники тока 27 и 28,

4.Моменты Мд и М в достигли значений Мдд, и МВПА - сработали все реле устройства,

что имитирует образование по концам стержня шарниров, к которым приложены постоявдые изгибающие моменты Мдпд и Мвлл , эти момен,ты приложены в виде источников тока 25 и,27 как к самому изгибаемому стержню, так и в виде источников тока 26 и 28 к оставшейся части моделируемой рамы.

Заданной нагрузке, действующей на раму, соответствует только одно из этих четырех со,стояний стержня. Ни один из аналитических методов не позволяет мгновенно определтъ, какое из этих четырех состояний стержня будет соотв;ётствовать заданной нагрузке,

Таким образом выполнение устройства в .соответствии с изобретением позволяет решить поставленную сложную нелинейную практически мгновенно: на модели отрабатьшается рабочая расчетная схема сооружения и все силовые и деформационные факторы, соответствую ющие заданной нагрузке. При расчете на другую нагрузку необходимо изменить только веяитаны источников тока 20, 21, 22, что выполняется очень быстро и опять-таки мгновенно получаем

новую рабочую расчетную схему и новые усилия и де4юрмаиии.

Формула изобретения

Устройство для моделирования изгибаемого стержня, содержащее резисторную сетку, инвертор, сумматор и источники тока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет учета штастичных щарниров, в него дополнительно введены два поляризованных реле, одни обмотки которых соединены соответственно с источниками опорного тока, два реле управления, обмотки которых соединены с источником питающего напряжения, и дополнительные источники тока, причем к первому узлу резисториой сетки подклкнены одними выводами первый, второй и третий резисторы, которь е другими выводами соответственно подключены к второму, третьему и четвертому узлам резисторной сетки, ко второму узлу резисторной сетки подключены одними выводами четвертый и пятый резисторы, которые другими выводами подключены соответственно к пятому и щестому узлам резисторной сетки, а щестой узел резисторной сетки связан с одними выводами щестого и седьмого резисторов, другие выводы которых соответственно подключены к третьему и четвертому узлам резисторной сетки, и третий узел резисторной сетки связан с четвертым у:злом резисторной сетки через последовательно соединенные восьмой и девятый резисторы, к первому, пятому и шестому узлам резисторной сетки подключены одними выводами соответственно три источника тока, другие выводы коюрых соединены с тиной нулевого потенциала, к пятому узлу резисторной сетки подключен вход инвертора, вЫход которого связан с точкой последовательного соединения восьмого и девятого резисторов и подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к первому узлу резисторной сетки, третий -вход сумматора соединен с щестьш узлом резисторной сетки, а выход сумматора соединён со вторым узлом резисторной сетки, причем первый и шестой узлы резисторной сетки соединены соответственно с размыкающими контактами дервого и второго реле управления замыкающие контакты которых подключены соответственно к первому и второму дополнительным источникам тока, третий и четвертый узлы резисгорной сетки соответственно подключены к другим обмоткам первого и второго поляризованных реле.

Источники информации, принятые во внима ше при экспертизе

: I. Пухов Г. Е. и др.. Электрическое моделирование задач строительной механики. Киев, 1963

2. Авторское свидетельство СССР № 397939, кл. ,G 06 G 7/68, 1973.

,f ;yi; ;--:й - .ж i :i : - :i-.

i. ,.

fi..

674050