Устройство для моделированияКОльцЕВОй СТРОиТЕльНОй КОНСТРуКции Советский патент 1981 года по МПК G06G7/68 

Изобретение относит.ся к аналогово вычислительной технике и может быть использовано для моделирования строительных конструкций. Известна электрическая модель кри волинейных конструкций, основанная н замене исходной конструкции стержневой системой с п степенями свободшу для которой в качестве аналогий обоб щенных координат приняты магнитные потоки. Указанная стержневая система моделируется п парами одинаковых двухполк сников, представляющих собой элементарные контуры, состоящие из параллельно подключенных сгмоиидукций и емкости ll. Наиболее близкой к предлагаемому устройству является электрическая модель кольца, разработанная иа осно ве конечно-разностной аппроксимации содержащая п ячеек, каждая из которых включает трансформаторы и сопро тивление. Эта модель основана иа эамеие кольцевой конструкции системой п жестких стержней, закрепленных иа стыках с податливостью изгибу 2. Недостатки известного устройства заключаются в его непригодности для моделирования крльцевых конструкций взаимодействующих с грунтовым осиованием, так как эквиваленты основания отсутствуют; а также для моделирования толстостенных кольцевых конструкций, так как в модель заложена расчетная схема тонкого кольца. Цель изобретения - разработка устройства для моделирования кольцевых конструкций, расположенных в грунтовом или другом сплошном массиве, поз.воляющего определять внутренние усилия в сечениях кольца. Для достижения указанной цели в устройство для моделирования кольцевой строительной конструкции, содержащее -п элементов моделирования невесомых стержней, дополнительно введены п элементов моделирования нагружаемых опертых масс и п пар сину« сно-косинусных трансформаторов, прячем каждый элемент моделирования невесомого стержня содержит три четырехполюсника, а каждый элемент моделирования нагружаемой опертой массы содержит параллельно соединенные конденсатор, резистор, дроссель и источник тока, выводы первых статориых обмоток каждой пары синусно-косинусиых трансформаторов соответственно объединены, а выводы вторых статорных обмоток каждой пары синусно-косинусных трансформаторов подключены к источни ку тока соответствующего элемента мо делирования нагружаемой опертой массы, выводы двух роторных обмоток пер вого синусно-косинусного трансформатора (1-1)-ой пары и второго синус НО-косинусного трасформатора L-оЛ па фы соединены с соответствующими выводами первого и второго четырехполю ников i-orp его элемента моделирования невесомого стержня, причем ротор ные обмотки первого синусно-косинусного трансформатора первой пары соед нены с соответствующими вывол иу1И пер вого и второго четырехполюсников пос леднего элемента моделирования невесомого стержня, а третьи четырехполюсники всех элементов моделирования невесомых стержней соединены последо вательно друг с другом. На фиг. 1-2 представлена электри ческая схема устройства; на фиг. 3модель кольца. При динамическом нагружении опертого кольца в его сечениях возникают три внутренних усилия (изгибающий момент, перерезывающая и продольная силы) и три смещения (прогиб, поворот и продольное смещение), поэтому каждый участок модели характеризуется шестью начальными и шестью конечными параметрами. Элементы моделирования участков представляют двенадцатиполюсники двух типов: Г - элемен ты моделирования невесоьслх стержней (известны) ; II - элементы моделирован опертой нагруженной массы, которые представляют собой двенадцатиповюсНик, причем первый и третий четырехполюсники - пассивные и изготовлены в виде удлинителей, а второй - актив ный с параллельным включением емкости (массы), индуктивности (податливости опор) и источника тока (нагрузки) . . Устройство содержит п элементов моделирования невесомых стержней 1, п элементов моделирования нагружавмых опертых масс 2, п синусно-косину ных трансформаторов 3, имеющих статорные обмотки 4 и роторные обмотки 5. Элемент моделирования невесомого стержня содержит первый четырехполюсник 6, второй четырехполюсник 7 и третий четырехполюсник 8. Элемент моделирований опертой .нагруженной массы содержит резистор 9, конде;нсатор 10, дроссель 11 И источник тока 12. Устройство работает следуюгцим образом. Определив величины параметров мег ханической дискретной модели кольца, путем масштабных преобразований находят величины их электрических анал гов и настраивают модель., устанавливая найденные величины переменных электрических эквивадентов,. Затем включают электрическую нагрузку акти ных четырехполюсников в виде источников переменного тока Эц, который зменяется по закону внешней нагрузки ц в соответствующем масштабе. Распределение токов и напряжений в двенадцатиполюсниках модели благодая сопряжению их через синусно-косинусные трансформаторы и внутренней коммутации элементов обеспечивает оответствие с распределением внутенних усилий и кинематических параетров кольцевой конструкции. Записав через осциллограф на фотоленту токи и напряжения в цепях электрической модели эквивалентов интересующих сечений кольцевой конструкции, путем масштабных преобразований находят интересующие механические параметры (усилия и перемещения). Таким образом трудоемкий расчет механических параметров заменяется измерением токов и напряжений в цепях масштабной электрической модели и переводом их в механические величины путем масштабных преобразований. Формула изобретения Устройство для моделирования кольцевой строительной конструкции, содержащее п элементов моделирования невесомых стержней, отличающееся тем, что с целью повышения точности моделирования, в него дополнительно введены п элементов моделирования нагружаемых опертых масс и п пар синусно-косинусных трансформаторов, причем каждый элемент моделирования невесомого стержня содержит три четырехполюсника, а каждый элемент моделирования нагружаемой опертой массы содержит параллельно соединенные конденсатор, резистор, дроссель и источник тока, выводы первых статорных обмоток каждой пары синусно-косинусных трансформаторов соответственно объединены, а выводы вторых статорных обмоток каждой пары синусно-косинусных трансформаторов подключены к источнику тока соответствующего элемента моделирования нагружаемой опертой массы, выводы двух роторных обмоток первого синусно-косинусного трансформатора (i-1)-ой пары и второго синусно7косинусного трансформатора i-ой пары соединены с соответствующими выводами первого и второго четцрехполюсников i-ого элемента моделирования невесомого стержня, причем роторные обмотки первого синусно-косинусного трансформатора первой пары соединены с соответствующш выводсц и первого и второго четырехполюсников последнего элемента моДелирования невесомого стержня, а третий четырехполюсники всех элементов моделирования невесомых стержней

5 8092466

соединены последовательно друг с дру-ческих моделях. Инженерный сб., т, )(VT7

гом.АН СССР, 1953, с. 87-93,

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе2. Хаски Г.Д. и др. Вычислительна

1. Бондарь Н.Г. Решения эадая ди-техника, т. 1. М-Л., Энергия,

намики.стержневых систем на электри-. 1964, с. 640 (прототип).