Устройство для моделирования многократно нагружаемой плиты на протаивающем основании Советский патент 1979 года по МПК G06G7/48 

.. :, „ ;:..

Предлагаемое изобретение относится к области аналоговой вычислительной тех.НИКИ и предназначено для расчета ш1йт на протаиваюшек основании при условий кшогократноГо нагружения.

Известны электрические модели, предназначенные для расчета объектов строительной механики и прикладной теории упругости 1. Недостатками известных устройств является узость функциональных возможностей, необходимость ручно го многоциклового уравновешивания.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее резисторную сетку и источник тока, подключенный к центральному узлу резисторНой сетки, который через инвертор подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен через резистор с центральным узлом резисторной сетки, первый, второй, третий и четвертый уэ- лы которой соответственно соединены с другими входами сумматора 2.

Недостаток известного устройства заключается в однозначности нагрузоч-. ной характеристики.

Целью изобретения является расширение функциональных в6зможн(рсте и устройства путем обеспечения возможности изменения нагрузочной характе|эистики. Для дости5Кёния цели в устройстве дополнительно введены функциональные : преобразователи, резисторы, источники опорного напряжения, источник питающего напряжения, управляющее реле и исполнительное реле, причем центральвый узел резисторной сетки через согласующий резистор соединен со входом первого функционального преобразователя, выход которого соединен с обмоткой управляющего реле, обмотки исполнительных реле через группу контактов исполнительных реле и группу контактов уп: равляющего реле соединены с источником питающего напряжения, вход первого функционального преобразователя через первый, второй и третий последовательно соединенные дополнительные резисторы подключей к первому источнику опорного напряжения, параллельно второму и третьему дополнительным резисторам подключены соответственно замыкающие контакты первого и второго управляющих реле второй источник опорного напряжения через четвертый, пятый, шестой и седьмой последовательно включенные до; полнительные резисторы соединен со вхо дом второго функционального преобразователя, параллельно пятому, шестому и седьмому дополнительным резисторам подключены соответственно замыкающие йЬнтакты первого, второго и третьего йСйШйительных реле, выходьг второго функционального преобразователя подклю чены соответственно к выводам входного рёЭистора инвертора.. При этом первый функциональный преобразователь содержит усилитель, диоды резисторы и третий источник опорного ййпря ения, причем вход усилителя является входом первого функционального преобразователя и соединен с двумя диодами, первый из которых непосредствен но, а второй через второй резистор подклю ень1 к выходу усилителя, являющему выходом первого функционального преобразователя, а общий вывод второго дио-. да и первого резистора через третий диод соединен с шиной нулевого потенциала и через второй резистОр подключен ТГ источнику опорного напряжения, а второй функциональный треобразователь сойержит Диоды, резисторы и четвертый источник опорного напряжения, причем цепочки in3 последовательно включенных ftijpBoro и второго резисторов и первого диода подключены свободными выводами к выходам второго функционального преобразователя, а общий вьгвод первого и второго резисторов через второй диод соединен с четвертым источником опорного напряжения, и общий вывод второго резистора и первого диода является входом второго функционального преобразо- . На фиг. 1 приведен график зависимос ти реактивного давления Р протаивающег 0 снования от осадка пл11ты to при много кратном наГружении конструкции. На фиг. 2 Показана принципиальная сх ма устройства для мбделировайия много кратно нагружаемой плиты на протаивающей основании. Устройство содержит узлы 0-12, резисторной сетки 13, источник тока 14, 6 54 инвертор 15, сумматор 16, первый функциональный преобразователь 17, второй функциональный преобразователь 18, группы контактов управляющего и исполнитель- ных роле 19, управляющего реле 20, исполнительные реле 21, 22, 23, 24 и 25, первый источник опорного напряжения 26, второй источник опорного напряжения 27, третий источник опорного напряжения 28, четвертый источник опорного напряжения 29, дополнительные резисторы 30, 31, 32, 33, 34, 35 и 36, согласующий резистор -37, усилитель первого функционального преобразователя 38, резисторы первого функционального преобразователя 39 и 4О, диоды первого функционального преобразователя 41-43, резисторы второго функционального преобразователя 44 и 45, диоды второго функц Гонального преобразователя 46 и 47, источник питающего напряжения 48 и входной резистор инвертора 49. При расчете плиты на протаивающем основании принимаем следующее. Зависимость между реакцией протаивающего основания Р и осадкой плиты 1О принимается в виде. Показанном на фиг. 1. При про- таивании основания между плитой и основанием образуется зазор Z . При первом нагружении плиты какой-либо нагрузкой основание либо не включилось в работу (1 участок диаграммы), либо работает в упругой области (П участок), либо перешло в пластическую область (Ш участок). Для учета многократного нагруженйя разобьем диаграмму на фиг. 1 на ряд участков, считая, что первое нагружение цлиты идёт по АВСД, а после разгрузки в случае, если перемещение узла плиты превзойдет tL.lq , но не дойдет до lOg , характер работы будет определяться иной диаграммой АЕДР. Пунктирные линий на диаграмме показывают как происходит разгрузка плиты после очередного загружения. Так как заранее неизвестно, до какой точки Ш участка диаграммы на фиг. 1 при очередном нагружении доходит перемещение со плиты, то и неизвестно, по какой из наклонных прямых будет происходить разгрузка. Представим эти. возможные варианты разгрузки для простоты тремя пунктирными прямыми. Принципиально число этих прямых может быть гораздо большим. Таким образом, диаграмма на фиг. 1 позволяет учитывать остаточные деформации грунта, что соответствует наиболее реальному характеру работы основания. В таком сложном виде постановка с адачи по расчету плиты на протаивающем основании с учетом остаточных деформаций грунта при многокра ном нагружении-разгрузке выполняется впервые. Задачу расчета плиты на упругом основании в общем виде запишем так: . U) - прогиб плиты из ПЛОСКОСТИ} 1) - цилиндрическая жесткость плиты; « - интенсивность внешней нагрузки;Р - реакция оснований, которая для участка диаграммы (фиг. 1) равна Р 0 (2) для участка П j K(ctj-2j) . 2, 3, 4 для участка Ш Ргт; о , К - коэффициент постели упругого основания, значения Zi ( i 1, 2, 3, 4) ясны из чертежа. Тогда, при разбивке пластины квад ратной сеткой с шагом h выражение (1) для участков 1, П, Ш с учетом (2-4) запишется в конечно-разностной форме соответственно так: . -20(Oo+a(to 4ojj-4-aj3-e t,(oJs+iL giu}ji-u}) а ) - 20uio -a( )-2(tOg+tOg-HOi + 0g .)-()-| , i 1,2,5,4. (6) -20аЗо-ь8(о +и32 Hb CWg+aJg+tay+uJg .W,(0,,).(7 Какое из п.олученных уравнений являе ся действительным для данной нагрузки заранее определить нельзя, поэтому в такой постановке задача является конструктивно нелинейной. При электромоделировании многократно нагружаемой плиты на протаивающем основании на каждый узел сетки предназначается схема, показанная на фиг. 2. При электромоделировании плиты сетка резисторов может быть набрана один раз вместе с подсоединенными к ней усилителями и остается только задавать характеристики упругого основания, реализуя на функциональных преобразователях конкретные харакд еристики протаивающего основания на основе диаграммы ,на фиг. 1.. Устройство работает следующим образом (рассмотрим работу только схемц, показанной на фиг. 2). С целью выявления действительного характера работы плиты необходимо про изводить многократное ее нагружение, соответствующее характеру нагружения конструкции на строительной площадке. Нагрузке соответствует источник тока 14. Первому нагружению плиты соответствует первое значение источника тока 14 и других источников тока, включенных в .другие узлы модели плиты. Если на модели отрабатывается перемещение узла О, равное сОо находящееся на участке О-i , то никаких переключений в устройстве не произойдет, поэтому после разгрузки плиты, то есть отключения источников тока типа 14, модель вернется в исходное положение по ДСВА. При втором нагружении плиты, то есть после включения источников тока типа 14 с новыми значениями, соответствующими новой нагрузке, узел О будет работать по АВСД. Если при первом нагружении U5.(i ОО (фиг. 1), то в схеме произойдет Переключение, Такие же переключения будут в случаях, если ю OJt, И, если tJoXOp , ТО есть при прохождении перемещения узла О через точки Д,Р,М. Если замыкающие контакты 21 и 22, включенньте параллельно резисторам 31 и 32, подключенные ко входу первого функционального преобразователя раскрыты, то сумма сопротивлений резисторов 30, 31 и 32 равна сопротивлению резистора 37. -i,,4 . Примем, следующую эквивалентность, « связывающую Источник опорного напряжения 26 (Е) с диаграммой на фиг.- 1: c, rs,., )с Э-- 1Таким образом, программный блок позволяет производить сравнение напряження I/O , подаваемого на вход через ре зистор 37, с напряжениями, подаваемым на второй-вход усилителя 38. Группа реле выполняет функции: управ ляет вторым.функциональным преобразо1вателем, перемещая точку В диаграммы (фиг. 1) 6 положение E,K,N , изменяя напряжение на входе первого функционального преобразователя, то есть перемещая точку Д диаграммы в положение Р,М. Нагруженйе пластины можно производить многократно,: то есть многократно изменять значейия источников тока. История предыдущего нагружения запоминается устройством.. Таким образом, выполнение устройств в соответствии с изобретением позволяет моделировать очень сложную конструк тивно нелинейную задачу прикладной теории уПругЬсти, которая в данной постановке никакими методами решена быть не может. Устройство позволяет автоматически для каждого узла устройства находить тот участок диаграммы работы узла, которьгй соответствует характеру его деформации с запоминанием промежуточных результатов. Ф 6 р м ул а изобретения .1.Устройство для моделирования многократно нагружаемой плИты на протаивающем основании, содержащее рёзистор ную сетку, и источник тока, пЬдключенный к центральному узлу резисторной сетки, который через инвертор подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен через ре.зистор с цeнтpaльны узлом резисторной сетки, первый, второй, третий и четвертый узл которой соответственно соединены с дру гймй входа:ми сумматора, о т л -и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности изменени ха;рактеристики нагружения, в него дополнительно введены функциональные пре образователи, резисторы, источники опор ного напряжения, источник питающего нап ряжения, управляющее; реле и исполнительное реле, причем центральный узе резисторной сетки через согласующий резистор соединен со входом первого , функционального преобразователя, выхоа которого соединен с обмоткой управляющего реле; обмотки исполнительных реле через группу контактов исполнительных реле и группу контактов управляющего реле соединены с источником питающего напряжения, вход первого функционального преобразователя через первый, второй и третий последовательно соединенные дополнительные резисторы подключен к первому источнику опорного напряжения, параллельно второму и третьему дополнительным резисторам подключены соответственно замыкающие контакты первого и второго управляющих реле, второй источник опорного напряжения Через четвертый, пятый, шестой и седьмой последовательно включенные дополнительные резисторы соединен со входом второго функционального преобразователя, параллельно пятому, шестому и седьмому резисторам подключены сответственно замыкающие контакты первого, второго и третьего исполнительных реле, выходы второго функционального преобразователя подключены соответственно к выходам входного резистора инвертора. . 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что первый функциональный преобразователь, содержит усилитель, диодь, резисторы и третий источник опорного напряжения, причем вход усилителя является входом перво-го функционального преобразователя и соединен с двумя диодами, первый из . которых непосредственно, а второй через второй резистор подключены к выходу усилителя, являюй1емуся вьгсодом первого функционального преобразователя, а общий вьгоод второго диода и первого резистора через третий диод соединен с шиной нулевого потенционала и через второй резистор подключен к источнику опорного напряжения. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что второй функциональный преобразователь содержит диоды, резисторы и четвертый источник опорного напряжения, причем цепочки из последовательно включенных первого и второго резисторов и первого диода подключены свободными выводами к выходам второго функционального преобразователя, а общий вьгоод первого и второго резисторов через второй диод соединен с четвертым источником опорного напряжения, и общий вьтод второго резистора и первого диода является входом второго функционального преобразователя. 6918 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Пухов Г, Е. и др. Электрическое мопелирование задач строительной ,м еха85НИКИ. К., ЛИ УССР, 1963, с. ITSITS. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке N 2355328, 03.05.76, (прототип).