Устройство для моделирования стержневых рам Советский патент 1980 года по МПК G06G7/68 

:. :,: ;-, ; I .. Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники. При электрическом моделировании рам ньгх систем нашла широкое распространение П-образная схема-аналог изгибаемого стержня ij. Недостаток этой схемы в необходимости ручного многоциклового уравнс5Вв шивания модели. Известно наиболее близкое к изобрел тению устройство для моделирования стержневых рам, содержащее сбединевные между собой в соответствии с геометрией рамы П-юбрааные резисторные сетки, сумматор, входы которого соединены с соответствующими общими выводами П-нэбразных резисторных сеток, моделирующих вертикальные и горизонтальные стер5(снй рамы, инвертор, вход и ъьШба которого подкл кнены к общим выводам П-образных резисторных сеток, моделирующих вертикальные стержни ра1иы. Недостаток известного устройства в том, что два суммирующих усилителей имеют большое число входов, равное для сйного усилителя числу стоек в этаже рамы, а для второго - на два входа больше. При этом для рещения разных задач входные сопротивления необходимо устанавливать каждый раз заново, что увеличивает время набора задачи на электро- моделирующей установке. Целью изобретения является упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен дополнительный резистор н источник тока, один выход которого соединен с выходом сумматора, а другой - с входом инвертора, причем вьгход инвертора подключен к дополнительному входу сумматора, вход инвертора соединен с источником тока. На фиг. 1 показана одноэтажная, рама, на фиг. 2 - предлагаемое устройство для моделирования этой рамы. Устройство содержит П-юбразные ре- зисторные сетки 1-5, соедине.нные по геометрической схеме рамы, сумматор 6, Дополни тельный резистор 7 для модШти- рования суммарной xecrkocTH стоек, инвертор 8, источник 9 тока для моделирования внешней нагрузки. Уравнения, определяющие изгибающие моменты и поперечные силы йрямолк- нейноРО стержня длиной 8 побтряйного сечения с погонной жесткостью i , концы которого повернулись на углы А и j , а стержень получил перекос Ч, записьшаются в виде W 4iV2-iV2i - Ai М 2if/4iP -2i -Sf -Д f Q,-2 f -2-if/T- T®i( Здесь Мд, М , Q -;концевые из гибак рие моменты и поперечная сипа; Мд, М , d| - то же для стёряшя защемленныгла концами от внешней наг ру-ЗКИ. - - .; V . Уравнения (1) моментов систем .мо делируется токами в начале и конце каж дой П-обрааной схемы-аналога изгибаем го стержня. Для моделирования уравнения (2) по перечных сил возьмем сумму поперечны сил для сечения 1-1 (фиг. 1) рамы: T(,-p)-o / (г:) Учитывая, что жесткости трех стоек рамы равны соответственно i i подставим (2) для каждой стойки в (3) получим уравнение поперечных сил рамы подлежащее моделированию: 2x,MV2i V2i3%-20 V-3 (- T-2(-,2 i3y34 -4-P W Здесь Чд и Y| . 45. и а % углы поворота узлов первой, второй третьей стоек (фиг. 1). Шри моделировании многоэтажной рам на каждый этаж необходимо всего два усилителя. Это наименьшее число усилителей среди всех известных устройств для моделирования рам. Электрическое моделирование рамной системы осуществляется следующим обр зом. , Вместо ригелей (горизонтальных стержней) и стоек (вертикальных стержней) устанавливаются соответствующие им П-образные резисторные сетки. Так как ригели перекосов не имеют, то концы проводимостей, к которым подводится напряжение, эквивалентное перекосу, соеди- ййются с шиной нулевого потенциала. Стойки имеют перекрс, поэтому для них необходимо реализовать уравнение 3 по- перечных сил, что выполняется при пол ощй сумматора 6, доп олнительного резистс эа 7 для моделирования суммарной жесткости стоек, инвертора 8, источника 9 тока для моделирования внешней нагрузки. Тогда в сетке 5 (фиг. 2) отрабатывается суммарный ток, т. е. отрабатывается искомый перекос стоек в виде напряжения в сетке 5. Дополнительный резистор ,7 имеет проводимость, равную сумме проводимостей стоек рамы. Проверка устройства, показавшая его высокую точность и простоту в работе, производилась на существующей установке ЭМСС-7.М с дополнительным блоком усилителей. Форм у л а и 3 об р е тени я Устройство для моделирования стержневых рам, содержащее соединенные между собой в соответствии с геометрией рамы П-образные резисторные сетки, сумматор, входы которого соединены с соответствующими общими выводами П-образнь1х резйсторных , МОделирующих вертикальные и горизонтальные стержни рамы, инвертор, вход и выход которого подключены к общим вьюодам П-образных резисторных сеток, моделирующих вё зтикалйные стержни рамы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него вве- ден дополнительный резистор, и. источник тока, один .вывод которого соединен с выходом сумматора, а другой - с входом инвертора, причем выход инвертора подключен « дополнительному входу сумматора, вход инвертора соединен с источником тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Пухов Г. Е. и др. Электрическое Моделирование задач строительной механики. Киев, изд-во УССР, 1963 2. Авторское свидетельство СССР № 386408, кл. G 06 Q 7/68, 1973 (прототип).

7

В

П777/7//Л

Фигл

x-t

HZIH

.2