Способ определения жесткости твердых тел

. Н. Соколов и Н. С. Сави инградский институт авиационного прибо 71) Заивител рации,опревеличиника анов) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ Изобретение относится к техническоимеханике и может быть использовано дляопределения жесткости твердых тел, преимущественно высотных сборных конструкций и .их элементов, например мачт,антенн, пилонов подвесных мостов, заводских труб, балок валов и т.д,Известен способ определения жесткости твердых тел, основанный на статическом испытании образцов 111Этот способ определения жесткостинеприемлем для определения жесткостивысотных конструкций, так как он применим лишь для определения жесткостиконкретных деталей.Известен другой способ определенияжесткости твердых тел, включающий приложение внешнего усилия к испытуемомутелу относительно оси колебаний 2)Этот способ наиболее близок по технической сущности к описываемому изобрежнию. Он основан на измерении жесткости подшипника и заключается в установке испытуемого подшипника на вибрэ. ССТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ стенд с регулируемой частотой виб нагружения его осевым усилием и делении жесткости подшипника по не резонансной частоты системы, зованной жесткостью самого подши и массой подвижной части виброус Этот способ не может быть использован для определения жесткости высотных сооружений, так как его реализация сопряжена с установкой испытуемого тела навибросте нд,Цель изобретения - обеспечение возможности определения жесткости высотных сооруже ний.Достигается это тем, что предлагаемым способом определения жесткости твердых тел, включающим приложение внешнего усилия к испытуемому телу относительно оси колебаний, перед приложением внешнего усилия на испытуемом теле закрепляют гиротахометр с осью чув"твительности, параллельной оси колебаний тела, а после приложения внешнегогде ц);,где г 2 / етиМ 4 Н Эг/ тянизшая частота колебаний системы "тело-гиротахометр" относительно исследуемой оси;частота собственных недемпфироввнных колебаний гироузда (ротора и внутренней рамки) гиротахометра;частота нутационных колебаний системы "тедогиротахометрщ,=Н,/момейт йнерции гироузпа относительно своей оси вращения (оси процессии);НГф Зй- кинетиче 45ский,момент гироскопа (- полярный момент инерции ротора гироскопа;2, - угловая скорость собственного вращения ротора);Я момент инерции системы "тело-гиротахометр" относительно исследуемой оси. Для высотных сооружений55 и других удлиненных твердых тед момент гиротахо. метра значительно меньше момента инерции испытав усилия гиротахометром измеряют низшуючастоту собственных колебаний системытело-гиротахометр" и по измереннойчастоте определяют жесткость теле,Сущность способа заключается в следующем,Колебательное движение системы тедо-гиротахометр" обеспечивается путемпредварительной закрутки или изгиба (например, посредством домкрата) испытуе Омого тела относительно измеряемой осинв некоторый угол. При определении жесткости высотных сооружений в качествекрутящего (изгибаюцего) усилия в рядеслучаев могут быть использованы как естественные явления природы, напримерсильные порывы ветра, землетрясения,твк и искусственные, например турбулентность, создаваемая турбиной реактивногодвигателя или винтом вертолета, искусьственные землетрясения и тому подобные явления,Жесткость тела вычисляют по формуле: мого тела, поэтому имможно пренебречь и считать момент инерции системы "тело-гиротвхометр"равным моменту инерциииспытуемого тела,Сущность способа поясняется чертежомна котором изображена система тело-гиротахометр".Система содержит испытуемое тело 1в виде мачты с заземленным основанием,ротор 2 гироскопа, внутреннюю рамку 3гиротахометра, корпус (внешняя рамка) 4гиротахометра, пружины 5 гиротвхометра, датчик 6 угла гиротахометра, массу7, имитирующую присоединенную массуиспытуемого тела, участвующую в колебательном движении (имитация приведенного момента инерции тела 3 или приопределении жесткости на кручение стержневых тел имитация эталонного момента инерции относительно оси СС колебаний, ось АЛ собственного вращения ротора гироскопа, ось-ВВ подвеса внутренней рамки гиротвхометра (ось процессии),ось-СС колебаний тела, ось"ОХ чувствительности гиротахометрв.На верхнем свободном конце испытуемого тела 1 жестко крепится корпус 4гиротахометра так, чтобы его ось ОХчувствительности совпадала с осью ССколебаний тела.После приложения крутящего моментак испытуемому телу относительно оси ССоно будет совершать свободные колебания и по временной зависимости выходного напряжения О, датчика 6 углагиротвхометра, пропорционального угловой скорости собственных колебаний тела,судят о низшей частоте колебаний системы "тело-гиротвхометр, Измерениечастоты осуществляется при запущенномроторе 2 и наличии напряжения питанияЦо на датчике 6 угла.По измеренной низшей частоте колебаний системы тело-гиротахометр ипри известном относительно измеряемойоси моменте инерции тела 1, известнойчастоте собственных недемпфированныхколебаний гироузла, включающего ротор2 и рамку 3, и частоте нутационных колебаний системы "тедо-гиротахометр" поформуле определяют искомую жесткостьтела.Регистрация собственных колебанийтела может осуществляться дистанционно, например, шлейфным осциллографомили самописцем.5 720330Предлагаемый способ позволяет установить приближенную зависимость жест- в кости тела (конструкции) от его ампли- р туды колебаний, что особенно важно при ,нелинейной жесткости тела или при последовательном включении в работу элемен- л тов сборной конструкции.ч сх. Составитель В. Алекпероволис Техред М, Петко Корректор Г. Решетни ед Тираж 1019 ПодпГосударственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/ 211/31 ЦНИИП п 113035сное ак илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобре те ния Способ определения жесткости твердых тел, включающий приложение внешнего усилия к испытуемому телу относительно оси колебаний, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения воэможности определения жесткости вы 6отдых сооружений, перед приложением нешнего усилия на испытуемом теле закепляют гиротахометр с осью чувствительности, параллельной оси колебаний тела, а по:ле приложения внешнего усиня гиротахометром измеряют низшую астоту собственных колебаний системы "тело-гиротахометр" и по измеренной частоте определяют жесткость тела.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР415534, кл. Сг 01 М 5/ОО, 1972.2, Авторское свидетельство СССР179974, кл. С 01 М 5/00, 1965 (прототип).