Способ определения рассеяния меха-нической энергии при колебаниях

Способ определения рассеяния меха-нической энергии при колебаниях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия (11| 794425

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свод-ву— (22) Заявлено 26.! 2.78 (21) 2726380/25-28 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 12.02.81 (51) М.Кл з G 01 М 3(32

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.178.311.6 (088.8) (72) Авторы изобре.геняя

Г. П. Яковлев, Л. С. Глотова и С. В. Мамаев (71) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени А. М. Горького (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯ Н ИЯ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ КОЛЕБАНИЯХ

1 Л

1 l „P-, 15

1 у = In —,— ", Il v где /(б) ——

Изобретение относится к исследованиям механических свойств материалов, в частности к определению рассеяния механической энергии при колебаниях, и может быть использовано в различных отраслях техники.

Известен способ определения рассеяния механической энергии при колебаниях fl), заключающийся в том, что возбуждают колебания объекта с заданной амплитудой и при свободном затухании колебаний измеряют скорость объекта в моменты прохождения положения равновесия при начальном и и-ом колебании и вычисляют лагорифми ческий декремент по формуле где Vz — скорость объекта при начальном колебании;

Ъ || — скорость объекта при N-ом колебании;

Ь вЂ” количество колебаний.

Недостатком указанного способа является то, что логарифмический декремент характеризует рассеяние механической энергии колебаний, усредненное за М периодов (N 1), и не позволяет получить информацию о реальном протекании этого процесса иа протяжении одного периода в зависимости от фазы колебания.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ определения рассеяния механической энергии при колебаниях (2), заключающийся в том, что возбуждают колебания исследуемого объекта с установившейся амплитудой, последовательностью имlo пульсов, действующих при одном направлении скорости объекта, измеряют параметры колебаний и вычисляют рассеяние механической энергии по формуле функция, характеризующая закон изменения логарифмического декремента; логарифмический декремент; амплитуда установившихся колебаний; величина действующего импульса.

Однако в этом способе логарифмический декремент характеризует рассеяние механической энергии колебаний, усредненное за период колебания, что не позволяет по794425 лучить информацию о протекании этого процесса в течение одного периода.

Целью изобретения является повышенис достоверности результатов.

Указанная цель достигается тем, что измеряют фазовое распределение скорости при другом направлении скорости объекта, а рассеяние механической энергии вычисля ют по формуле где () о относительная механическая энергия, рассеянная к моменту прохождения -ой фазы; отклонение объекта от положения равновесия в г-ой фазе; амплитудное отклонение; скорость объекта в 1-ой фазе колебаний;

Хо

1l. производная от квадрата скорости по отклонению ь

i-ой фазе; dV - (— ) — — производная

fJ от квадрата скорости при амплитудном отклонении = X,;

ЛФ вЂ” механическая энергия, рассеянная к моменту прохождения 1-ой фазы;

Р— механическая энергия при амплитудном отклонении

Х=ХО.

На фиг. 1 изображен график рассеяния механической энергии в зависимости от относительного отклонения Х/Хо, на фиг. 2— график рассеяния энергии в зависимости от времени, выраженного в долях периода; на фиг. 3 — устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит осветитель 1 с узкой щелью, зеркало 2, установленное на оси крутильного маятника (не показан), неподвижное зеркало 8, фотоэлектрический преобразователь 4, запускающий возбуждающие импульсы, усилитель (формирователь) 5 возбуждающих импульсов, электромагниты б, возбуждающие колебания маятника, оптическую шкалу 7, фотоэлектрические преобразователи 8 и 9, последний выполнен с двумя параллельными щелями, блок 10 управления, счетчик 11 импульсов и генератор 12 импульсов.

Устройство работает следующим ооразом.

Исследуемый объект устанавливается в колебательную систему крутильного маятгде 11, — потенциальная энергия;

Ю вЂ” кинетическая энергия. ц"„== mV-, И = 1;хь (2)

1,, 1 где т — масса объекта;

à — скорость движений в 1-ой фазе;

/ — упругая сила; х; — отклонение от положения равновесия.

Извссгно, что упругая сила (3) f =-тх, 7 аким образом

1 dV -

2 dA (4) ! где х — ускорение.

Используя формулы (1 — 4), механичес05 кая энергия маятника равна ника. Зеркало 2 преобразует колебания объекта в колебания луча. Часть луча, огражаясь от зеркала 8, попадает в преобразователь 4, запускающий возбуждающие

5 импульсы при одном направлении скорости объекта, которые, пройдя усилитель 5 и электромагниты б, возбуждают колебания объекта. Другая часть луча попадает на

10 шкалу 7, перед которой установлены пре образователи 8 и 9. Последние измеряют скорость объекта при движении в направлении, противоположном тому, при котором действует возбуждение, т. е. при затухании

l5 колебаний от заданной амплитуды.

Перемещая преобразователи 8 и 9 вдоль траектории движения светового пятна по шкале 7, можно измерить скорость объекта в разных фазах полупериода: преобразова20 тель 8 контролирует измерения скорости при определенном направлении движения объекта, а преобразователь 9 служит для измерения скорости. Колебания объекта поддерживают с постоянной амплитудой.

По величине скорости и отклонению вычисляют рассеяние энергии колебаний объекта в различных фазах одной половины периода при движении объекта с затуханием от заданной амплитуды. Фаза колебаЗо нпй — отклонение от положения равновесия или время, прошедшее с момента амплитудного отклонения до момента измере ния скорости. Время может быть непосредственно измерено.

Механическую энергию колебаний объекга в i-ой фазе можно представить как сумму кинетичсской и потенциальной энергий

794425 х,() — w,1О

15 (ЬЧ7 где - --) — относительная механическая

1 0 энергия, рассеянная к моменту прохождения г-ой фазы;

Х; — отклонение объекта от положения равновесия в -ой фазе;

Х вЂ” амплитудное отключение;

V; — скорость объекта в i-ой фазе колебаний;

20 (йУ - где - --- ) — производная от квадрата ско0 рости при амплитудном отклонении Х = Хо,.

1V< — энергия объекта при Х = Хс 25

Относительная величина энергии, рассеянной к моменту прохождения i-ой фазы, равна (Н1 - 1

) — производная ! от квадрата (7) 35 где h W — механическая энергия, рассеянная к моменту прохождения

i-ой фазы.

Эта величина характеризует рассеяние энергии в зависимости от фазы колебания. 40

1. Способ определения рассеяния механической энергии при колебаниях, заклю- 48 чающийся в том, что возбуждают колебания исследуемого объекта с установившейся амплитудой, последовательностью импульсов, действующих при одном направлении скорости объекта, измеряют параметры ко2 m 2 Х, дХ +1 (5) i dV - i где „ ) — производная от квадрата скодХ s рости по отклонению в i-ой фазе.

Удобно рассматривать механичеекую энергию маятника в каждой фазе в относительных единицах, приняв за начало отсчета ее величину при амплитудном отклонеиии Х = Х0 — — Х 1б -

W,; 1 (У-*) Формула изобретения лебаний и вычисляют рассеяние механической энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов, измеряют фазовое распределение скорости при другом направлении скорости объекта, а рассеяние механической энергии вычисляют по формуле скорости по отклонению в

i-ой фазе;

d V -i

) — производная от квадрата х), скорости при амплитудном отклонении Х = Х0,.

Лà — механическая энергия, рассеянная к моменту прохождения -ой фазы;

Wo — механическая энергия при амплитудном отклонении

Х= ХО.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Яковлев Г. П. Установка для регистрации периода и логарифмического декремента затухания колебаний. ПНТ и ПО вып. 8, тема 32, М П-62 — 62/8, ГОСИНТИ, M., 1962.

2. Рассеяние энергии при колебаниях механических систем. — Киев, «Наукова думка», 1974, с. 166 — 171 (прототип).

794425 пю ozu пг аa ае бреля b Bonn» периооа, t

Puz. Я

Составитель В. Каратыш

Редактор М. Стрельникова Техред А. Камышникова Корректор И. Осиновская

Заказ 1759/132 Изд. № 133 Тираж 926 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент>

«1 з .з

% Ъ|Ф

1) г> <

В с

О

- / -Об -gZ 6 а,2

0пкаситепьное отклонение, =(ааг. I -o