Устройство для моделирования изгибаемых стержней

(51) 4 С, 06 С 7/68 ОБРЕТЕНИЯ ИСА РСНОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(56) Авторское свидетельство СССР Р 11 05911, кл. С 06 С 7/68, 1 981 .Тетельбаум И.М. и Тетельбаум Я.И Модели прямой аналогии. - М.: Наука, 1979, с. 168-170.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ СТЕРЖНЕЙ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании состояний изгибаемых стержневых конструкций, применяемых в машиностроении, строительстве и других отраслях. Целью изобретения является упроотносится к обла зобрет вычислительной использованб п тояний изгибае струк ций, п рим ении, строитель лях.Цель ройства ехники и может быт исследовании соси е кон- остроотрасых стержневыхн яемых в машинстве и других ния оуп рощениещения аппа изобретени за счет со е рт ирующим ио иг. 2 - 3 я мотро м укции ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР турных затрат .На фиг. 1 представлена ф нальная схема устройства; н изгибаемая конструкция; на схема выполнения устройства делирования изгибаемой конс представленной на фиг . 2. щение устройства за счет сокращения аппаратурных затрат. Устройствосодержит блок задания внешних воздействий, и блоков моделированияучастков стержня и иблоков моделирования сопряжения участков стержня. Исследуемый стержень условноразбивают на и участков, Для каждого из участков стержня уравнение,описывающее напряженно-деформированное состояние участков, представляется в виде трех конечноразностных уравнений с учетом условий сопряжения участков. Решениесистемы этих уравнений, полученноепри помощи устройства, позволяетполучить распределение нагрузок идеформаций по длине стержня сучетом внешних воздействий (приложенных к стержню сил и моментов).3 Устройство для моделирования гибаемых стержней содержит блок задания внешних воздействий, бло 2.1-2.п моделирования участков с ня, блоки 3,1 -З.п - 1 моделирова сопряжения участков стержня.Каждый из блоков 2 содержит и вый 4, второй 5 и третий б сумма ры с инвертирующими выходами, ка из блоков 3 состоит из сумматора с инв выходом и инверт Модель исследуемого стержнтся в соответствии с на равне(. исывающим напряженно-пеформ состояние участков стержнду МаХ Е 1 где У - прогиб стержняХ - длина стержня;М - изгибающих момент,Е - модуль упругости материала1 - момент инерции сечениястержня.Исследуемый стержень представляется в виде системы из и участков, соединенных (и) -м узлом сопряжения, Для каждого участка уравнение (1) представляется в виде трех конечноразностных уравненийк Ук-фК" 0,5 10 к+о, -Чк о, М ЬХ Е 1 М, +МЯк-о,к р где Ь Х - длина участка стержня;- угол поворота участкастержня,Я - поперечная сила,Е = 1,и - порядковый номер участкастержня. ЗОЭти уравнения решаются. с помощью сумматоров 4-6 блока моделирования участка стержня.Условия сопряжения участков стержня удовлетворяются в том случае, 35если обеспечивается равновесие системы из и участков стержня.и неразрывность ее изогнутой оси, 3 то имеетместо при соблюдении соотношений 401 к-/ 1 к 11 к- н-где цЯк7 7- поперечнье силы и прогибы в (к)-м сечении стержня (месте сопряжения конца (1 с)- го и начала 1 с-го участков Стержня) .Условия сопряжения обеспечиваются,50 с помощью сумматора 7 и инвертора 8 блока моделирования сопряжения участков стержня. Устройство работает следующим об 55разом,На входы сумматоров 7.1 с(к = 1,и = -1), соответствующих сечении,в которых к изгибаемому стержню при-,кладыцаются поперечные усилия Р, с выходов блока 1 задания внешних воздействий подаются напряжения, моделирующие зти усилия. Изгибающие моменты Ик (1 с = 1, и = -1) задаются с помощью напряжений на соответствующих выходах блока 1 следующим образом . На вход сумматора 4 А подается напряжение, имитирующее М/2, напряжением на входе сумматора 4.14.1 моделируется "М/2. На второй вход сумматора 5,1 и первый вход сумматора 5.и подаются напряжения, задающие смещение по вертикальнои оси концов исследуемого стержня. Сразу после установки на выходах блока напряжений, имитирующих поперечные силы Р , изгибающие моменты М.и смещение по оси У. концов стержня, на выходах сумматоров 4-6 устанавливаются напряжения, моделирующие поперечные силы Я, углы поворота с изгибающие моменты И. Соответствен - но напряжения на выходах инверто - ров 8 моделируют прогибы у стержня. На выхоцах сумматоров 4-6 блоков моделирования соседних участков стержня знаки напряжений, моделирующих , ц , М, 1, чередуются Это следует учитывать при съеме информации с модели стержня.По результатам моделирования строятся распределения значений механических величин (нагрузок и деформаций) по длине исследуемого стержня - Я(Х), М(Х), 1(Х), ,ср(Х) . Точность построения зависимостей Я(Х), М(Х), 1(Х), ср (Х) определяется числом участков, на которые разбивается исследуемый стержень.1Формула изобретенияУстройство для моделирования изгибаемых стержней, содержащее блок задания внешних воздействий, и блоков моделирования участков стержня (где и -число участков разбиения стержня) и и. блоков моделирования сопряжения участков стержня, причем каждый из блоков моделирования участка стержня соцержит первый сумматор, а каждый из бло - ков моделирования сопряжения участ - ков стержня содержит инвертор и сумматор, первый вход которого подключен к соответствующему выходу блока задания внешних воздействий, второй вход сумматора К-го (1 с =- 1, 5 14 п = -1) блока моделирования сопряжения участков стержня подключен к инвертирующему выходу сумматора (1 с+1) -го блока моделирования участка стержня, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства за счет сокращения аппаратурных затрат, каждый из блоков моделирования участков стержня содержит второй и третий сумматоры, первый вход второго сумматора Е-го блока моделирования участка стержня соединен с вторым входом второго сумматора (1+1) -го блока моделирования участка стержня и выходом инвертора 1 с-го блока моделирования сопряжения участков стержня, входом подключенного к инвертирующему выходу сумматора того же блока, первый вход третьего сумматора 1-го (1= 1, и) блока моделирования участка стержня соединен с инвертирующм выходом второго / 746976сумматора того же блокаи вторым входом третьего сумматора (1-1) -го блока моделирования участка стержйя, 5первый вход первого сумматора 1-гоблока моделирования участка стержнясоединей с инвертирующим выходомтретьего сумматора того же блока ивторым, входом первого сумматора 10 (1+1) -го блока моделирования участкастержня" ,инвертирующий выход первогосумматора 1 с-го блока моделированияучастка стержня подключен к третьемувходу сумматора 1-го блока моделиро" 15 вания сопряжения участков стержня,третйй и четвертый входы первого сумматора каждого блока моделированияучастка стержня, а также второй входвторого сумматора первого и первый 20 вход второго сумматора и-го блоковмоделирования участков стержня подключены к соответствующим выходамблока задания внешних воздействий.1474697 орректор И. Муск Ред Заказ 1897/49 Тираж 667 Подп ис ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и от113035, Москва, Ж, Раушская наб город, ул. Гагарина,101 льский комбинат Патент зводственно-из Составитель П. БорицкийБобкова Техред А,Кравчук ное крытиям при ГКНТ СС д. 4/5