Узел для моделирования деформаций и колебаний строительных конструкций

Узел для моделирования деформаций и колебаний строительных конструкций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЗЕЛ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И КОЛЕБАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, содержащий первую катушку переменной индуктивности, элемент моделирования сосредоточенной недеформируемой массы, выполненный в виде переменного конденсатора, первый и второй выводы которого.являются соответственно первым и вторым входами задания начальных условий узла и подключены соответственно к первому и второму выводам первой катушки переменной индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления опоры, вьшолненный в йиде переменного резистора, подвижный контакт которого подключен к второму выводу переменного конденсатора, первый вывод которого соединен с выводом переменного резистора и с первым выводом источника переменного тока, о т л и ч А ю щ и и с я тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения функциональных ; возможностей за счет учета энергопоглоцаюг 1их процессов, в него введены элемент моделирования упругой деформации, выполненный в виде второй катушки переменной индуктивности , элемент моделирования вязкого сопротивления, вьшолненный в виде переменного резистора, элемент моделирования пластической деформа- 1ЩИ, вьтолненный в эиде третьей катушки переменной индуктивности, и два стабилизатора TOKai причем второй вьшод источника пере менного тока является выходом г 1(л сигнала упругой деформации узла и подключен к первому вьшоду второй катушки .переменной индуктивности, второй вывод которой является выходом сигнала пластической деформации узла и соединен с входом и выходом соответственно первого и второго стабилизаторов тока, с первым вьтодом третьей катушки переменной инto дуктивности и с подвижным контактом 4; переменного резистора элемента моде-г СО лирования вязкого сопротивления, 4 вывод которого подключен к второму выводу третьей катупнси переменной индуктивности, к выходу и входу соответственно первого и второго стабилизаторов тока и второму вьгаоду теременного конденсатора.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ф(Я1 (06 С 7/68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3601870/24-24 (22) 06.06.83 (46) 15,11.84. Бюл. N- 42 (72) А.И.Федоров и П.Н.Салов (53) 681.333(088.8) (56) 1 ° Тетельбаум Н.M. Электрическое моделирование. М., Физматгиз, 1959, с.78, 108.

2. Тетельбаум Н.М., Тетельбаум Я.И.

Модели прямой аналогии..М. "Наука", 1979, с.166 (прототип). (54)(57) УЗЕЛ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И КОЛЕБАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ, содержащий первую катушку переменной индуктивности, элемент моделирования сосредоточенной недеформируемой массы, выполненный в виде переменного конденсатора, первый и второй выводы которого. являются соответственно первым и вторым входами задания начальных условий узла и подключены соответственно к первому .и второму выводам первой катушки переменной индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления опоры, выполненный в виде переменно-. го резистора, подвижный контакт которого подключен к второму выводу переменного конденсатора, первый вывод которого соединен с выводом переменного резистора и с первым выводом источника переменного тока, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей эа счет учета энергопоглошающих процессов, в него введены элемент моделирования упругой деформации, выполненный в виде второй катушки переменной индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления, выполненный в виде переменного резистора, элемент моделирования пластической деформа-ции, выполненный в виде третьей катушки переменной индуктивности, и два стабилизатора тока, причем второй вывод источника переменного тока является выходом O е сигнала упругой деформации узла и подключен к первому выводу второй катушки .переменной индуктивности, второй вывод которой является выходом сигнала пластической деформации узла и соединен с входом и выходом соответственна первого и второго стабилизаторов тока, .с первым выводом третьей катушки переменной индуктивности и с подвижным контактом переменного резистора элемента моде-, лирования вязкого сопротивления, вывод которого подключен к второму выводу третьей катушки переменной индуктивности, к выходу и входу соответственно первого и второго стабилизаторов тока и второму выводу череменного конденсатора.

1124344

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при создании специальных вычислительных устройств.

Многие современные строительные элементы и конструкции специальных . сооружений, воспринимающих интенсивные вибрационные и импульсные нагрузки, при вынужденных и свободных колебаниях работают с поглощением 10 энергии внешнего воздействия и приводятся к дискретной расчетной схеме, состоящей из сочетания реологических элементов невесомых сложно. напряженных стержней, работающих в tS упругопластической стадии, и точечных недеформируемых энергопаглощающих масс.

Известен узел для моделирования деформаций и колебаний строительных 20 конструкций, построенный по второй системе электрических аналогий, содержащий источник тока, элемент моделирования упругого сопротивления опоры, выполненной в виде катушки 25 индуктивности, элемент моделирования сосредоточенной недеформируемой массы, выполненный в виде конденсатора, первый и второй выводы которого являются соответственно первым и вторым входами задания начальных условий узла и подключены соответственно к первому и второму выводам катушки индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления опоры, выполненный в виде резистора, выводы которого подключены к выводам катушки индуктивности $1 ).

Однако указанный узел непригоден для моделирования деформаций и коле- 40 баний энергопоглощающих строительных конструкций, так как не содержит эквивалентов энергопоглощения и не обеспечивает взаимосвязи всех внут.. ренних усилий. Кроме того, отсутству-45 ет воэможность менять параметры модели, так как ее элементы имеют постоянные характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому является узел для моделирования, де- 50 формаций и колебаний строительных конструкций, содержащий элемент моделирования упругого сопротивления опоры, выполненный в виде катушки переменной индуктивности, элемент моде- Ы лирования сосредоточенной недеформируемой массы, выполненный в виде переменного конденсатора, первый и второй выводы которого являются соответственно первым и вторым входами задания начальных условий узла и подключены соответственно к первому и второму выводам катушки переменной индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления опоры, выполненный в виде переменного резистора, подвижный контакт которого подключен ко второму выводу переменного кон-. денсатора,первый вывод которого соединен с выводом переменного резистор ра и с источником переменного тока (21„

Недостатком известного узла является непригодность для моделирования строительных конструкций, в которых энергопоглощающие,процессы (вязкость, пластичность) оказывают существенное влияние на деформации и коле=

1 бания,- так как прототип не имеет эквивалентов энергопоглощения.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональ ных возможностей узла за счет учета энергопоглощающих процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в узел для моделирования деформаций и колебаний строительных конструкций, содержащий первую катушку переменной индуктивности, элемент моделирования сосредоточенной недеформируемой массы, выполненный в виде переменного конденсатора, первый и второй выводы которого являются соответственно первым и вторым входами задания начальных условий узла и подключены соответственно к первому и второму выводам первой катушки переменной индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления опоры, выполненный в виде переменного резистора, подвижный контакт которого подключен ко второму выводу переменного конденсатора, первый вывод которого соединен с выводом переменного резистора и с первым выводом. источника переменного тока, введены элемент моделирования упругой деформации, выполненный в виде второй катушки переменной индук" тивности, элемент моделирования вязкого сопротивления, выполненный в виде переменного резистора, элемент моделирования пластической деформации, выполненный в виде третьей катушки переменной индуктивности, и два стабилизатора тока, причем второй вывоц источника переменного тока является выходом сигнала упругой деформации

1124344 узла и подключен к первому выводу второй катушки переменной индуктив- ности, второй вывод которой является выходом сигнала пластической деформации узла и соединен со входом и выхо- 5 дом соответственно первого и второго стабилизаторов тока, с первым выводом третьей катушки переменной индуктивности и с подвижным контактом переменного резистора элемента модели- 10 рования вязкого сопротивления, вывод которого подключен ко второму выводу третьей катушки переменной индуктивности, к выходу и входу соответственно первого и второго стабилизаторов тока и второму выводу переменного конденсатора.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Узел содержит катушку 1 перемен- щ ной индуктивности, элемент моделирования упругой деформации, выполненный в виде катушки 2 переменной индуктивности, элемент моделирования пластической деформации, выполненный в виде катушки 3 переменной индуктивности, элемент моделирования вязкого сопротивления опоры, выполненный в виде переменного резистора 4, элемент моделирования вязкого сопротивления, выполненный в виде переменного резистора 5, элемент моделирования сосредрточенной недеформируемой массы, выполненный в виде переменного конденсатора 6, стабилизаторы 7 тока и ис- З

35 точник 8 переменного тока.

Узел работает следующим образом.

При сложно-напряженном состоянии в сечениях стержня слева и справа от точечной недеформируемой массы дей- 4О ствуют перерезывающие силы Й, изгибающие моменты M и продольные силы М.

Коммутация элементов четырехполюсника обеспечивает распределение то45 ков и напряжений на полюсах адекватно зависимостям для перерезывающей силы

Й и скорости деформаций опоры (.

При работе модели с нагрузками

3 (tl < 3 ст (где 3 „- ток стабилиза- 50 ции) сопротивление стабилизаторов 7 тока близко к нулю, катушка 3 индуктивности и резистор 5, характеризующие энергопоглощение за счет пластических деформаций, выключены из рабо-55 ты.

Когда нагрузки достигают значи;тельной величины 3(tl>3, в работу

-включаются стабилизаторы 7 тока. При этом сопротивление стабилизаторов тока возрастает, что ограничивает величину тока стабилизации до 3 „,, и в работу включаются катушка 3 индуктивности и резистор 5, характеризующие энергопоглощение за счет пла-.— тических деформаций, а стабилизаторы

7 тока и резистор 5 в этом случае отражают релаксацию в модели.

Электрическая модель предназначена для исследования работы конструкций при переходных режимах и полигармонических колебаниях, в связи с этим величины перерезывающей силы И в сечениях имеют знакопеременное значение, поэтому стабилизаторы тока включены попарно в противоположных направлениях.

Для изменения параметров. модели катушки индуктивности резисторы, конденсатор, источник тока и стабилизаторы тока имеют возможность регулирования, поэтому, изменяя соотношения параметров укаэанных элементов схемы, можно реализовать в модели различные упругие и чеупругие свойства моделируемой конструкции, Узел для моделирования деформаций и колебаний строительных конструкций работает следующим образом.

Определив величины параметров механической дискретной модели конструкции, путем масштабных преобразований находят величины их электрических аналогов и настраивают модель, устанавливая найденные величины переменных электрических эквивалентов.

Затем включают электрическую нагрузку в виде источников переменного тока З(С1, который изменяется по закону внешней нагрузки р(1) в соответствующем масштабе ° Записав через осциллограф на фотоленту токи и напряжения в цепях электрической модели эквивалентов интересующих узлов и сечений исследуемой конструкции, путем масштабных преобразований находят требуемые механические параметры (усилия, перемещения и др.).

При использовании базового объекта (прототипа) расчет деформаций и колебаний энергопоглощающих конструкций может выполняться только с помощью высокопроизводительных ЭЦВМ, что требует больших затрат материальных и энергетических ресурсов.

1124344. Составитель В.Рыбин

Редактор С.Тимохина Техред М.Кузьма

КоРРектоР А.Обручар

Заказ 8284/40 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение позволяет решить указанные задачи наиболее экономично.

Так, например, расчет кольцевой энергопоглощающей конструкции сводится к замене в)специализированном анало- 5 гоном устройстве для моделирования кольцевой, строительной конструкции узла для моделирования нагружаемых опертых масс на предлагаемый узел. .Дальнейший расчет заключается в onределении величин электрических аналогов соответствующих механических параметров конструкции и последующей настройке модели.

Таким образом, применение предлагаемого узла повышает точность и расширяет класс решаемых задач, позволяет выполнять расчет энергопоглощающих конструкций наиболее экономичным образом.