Устройство для моделирования изгибаемого стержня

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 279189 Союз Советских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельствал, 42 пт 4, 7 явлено 01.Х,1968 ( 1276669/18-24)присоединением заявкиКомитет по деламобретений и открытири Совете МинистровСССР 6 п 7/68 П 1 риорите гОпубликовано 21 М 11,1970, Бюллетень2 Дата опубликования описания 16,Х 1.1970 К 681,333(088.8 Авторзобретения, М. Овс аявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИ ИЗГИБАЕМОГО СТЕРЖНЯИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике.Известно устройство для моделирования изгибаемого стержня, содержащее проводимости для моделирования жесткостных характеристик стержня, источники тока для моделирования моментов от нагрузки, источники тока и источники напряжения.Общими недостатками известных схем являются: отсутствие источников э,д.с., непосредственно моделирующих перемещения концов стержня (а пе перекос); отсутствие в ветвях схем токов, эквивалентных концевым поперечным силам (отсюда искусственное моделирование в этих схемах или момента разности поперечных сил или суммы концевы моментов). Эти общие недостатки позволяют решать с помощью таких схем чисто машинным способом без привлечения машинно-аналитических методов только небольшое количество линейных задач строительной механики, задачи о неразрезных блоках на шарнирных опорах и регулярные рамы.Предложенное устройство отличается тем, что, с целью решения нелинейных задач строительной механики оно содержит блоки индикатора касания и два сумматора-сравнителя, причем четыре проводимости включены по схеме прямоугольника; две - по диагоналям прямоугольника и две - параллельно сторонам прямоугольника, а последовательно проводимостям этих сторОн прямоугольника включены через контакты реле блока индикатора касания источники напряжения; обмот- Б ки сумматоров-сравнителей, выполненных нареверсивных магнитных усилителях, включены соответственно в цепи с проводимостями, расположенными по сторонам прямоугольника, и в цепь дополнительной проводимости и 10 источника напряжения, кроме того, соединенные последовательно реле, диод и кремниевые стабилитроны блока индикатора касания соединены также последовательно с источником опорного напряжения и источником напряже 1 ч ния, моделирующим перемещение конца стержня. На фиг, 1 представлена неразрезная оалкас односторонними связями в виде опор, отстоящих на некотором расстоянии от оси бал ки; на фиг. 2 - ломаный стержень с односторонними связями; на фиг. 3 - схема источников э.д.с., позволяющая получать на выходе напряжения разных знаков, Контакты К р, реле перемены знака позволяют получать положительные и отрицательные напряжения, соответствующие перемещениям узла вниз или вверх (влево или вправо); на фиг. 4 представлен подвижный контакт ПК, устанавливаемый на автотрансформаторе для регистра ции перехода латра через нулевое среднее по 3ложение; на фиг. 5 - контакты щеток шагового искателя, переключаемые при прохождении подвижного контакта ПК автотрансформатора через нулевое положение; на фпг. 6 показан деформированный стержень постоянного сечения; на фиг, 7 - схема предложенного устройства для моделирования изгиоаемого стержня с односторонними связями.На фиг. 1 и 2 показаны стержневые системы, у которых имеются опоры, отстоящие на некотором расстоянии от оси. Для заданной нагрузки одни из опор такого типа включаются в работу, а другие нет. Такие системы можно промоделировать, если имеется схема-аналог изгибяемого стержня, содержащая источники э.д.с., непосредственно моделирующие перемещения ко(щов стержня. При этом обычно заранее не всегда известно направление перемещения узла (например, вверх или вниз для фиг. 1),Перемещения узла в противоположные стороны моделируют с использованием схемы, показанной на фиг. 3. Здесь одна половина автотрансформатора (латра) с пулевой средней точкой условно соответствует положительному значению снимаемого напряжения Е, вторая - отрицательному, Изменение знака выходных напряжений, снимаемых со вторичных обмоток трансформатора, производится подвижным контактом ПК латра (фиг. 4), замыкающим при прохождении через нулевую точку цепь питания шагового искателя ШО, Когда щетки шагового искателя находятся в нечетных положениях (1, 3, 5, 11), реле перемены знака Рав (фиг. 5) находится без питания, что соответствует зафиксированному положению его контактов К рва (фиг, 3).В этот момент с трансформатора снимаются положительные напряжения Е, При прохождении латра через нулевое положение срабатывает шаговый искатель, переключающий щетки в четные положения, тогда реле Р , находится под нагрузкой и перебрасывает свои контакты во второе зафиксированное положение, соответствующее отрицательным напряжениям.Действительная требуемая величина значений Е устанавливается при уравновешивании системы (вручную или с помощью простой системы автоматики для вращения латров).При уравновешивании системы условия равновесия выполняются по поперечным силам для окаймляющих опоры сечений (1 - 1, 2 - 2, см. фиг. 2):Аправ АлевОВправ Влев Оь (1)(ДЕ краев з Ятлрав - ПОПЕРЕЧНЫЕ СИЛЫ СЛЕВа Исправа от 1-го узла. Суммирование токов, соответствующих поперечным силам по концам стержней, производится на сумматоре-сравнителе, выполнен 279189 ном ца реверсивном магнитном усилителе сгальванически нс связанными между собойшестнадцатью обмотками,Изгибасмый стсржсць постоянного сечения5 (фпг, 6), находящийся под действием произвольной нагрузки, с концами, повернувшимисяца углы (рА и (рв и переместившимися по вертик(1 ли ца величины оА и ов, характеризуетсяследу(ощей известной системой уравнений;10 ЛА. 4 яЬА + 2 аЬВ - 62 (бв - оА) - ЛА ,Лв = 2 аЬА + 4 аЬВ - 6 д (в - А) + Яв ,- ВОА = - Вба А+Вба-,в -12 а15 - В --- (Ов - бА) ВЯА 11- ВЯВ = Вба;"А + Вба;в -12 а- В (В - А) - ВЯВ.20 Е 1Здесь а=р(2) 50бира(от стержень с меньшей длиной. Число Вдля всей модели стержневой системы одно ито же.Токи, моделирующие поперечные силы сис.55 темы (2), равны:2(6) В - число, на которос умножаются уравнения поперечных сил;25 оА и о в - линейцые перемещения концовстержня.Предлагаемая схема-аналог такого стсркня (фиг. 7) описывается уравнениями электрического тока:30А - ( ЯА + Д + - ( - УА +а+. - - " - + - " Ув+ ЕДВ - Едв+ в (3)2 2 /Уравнения (3) эквивалентны уравнениям40 изгиоа(ощих моментов системы (2), Проводимости схемы-аналога, определяющие жесткостные характерисгикп стержня, находятся поформулам:А ф А + йв = В 6 а;45д,=- Й 2 а - (дА + дА); (4)д= - . Авами+ дЕсли д,=О, то В=, Зя абае ооычпо выбалЗдесь источники э.д, с. ЕА и Ев определяются так:ЕАЕ В; Ев:Е В. (7) Величины э.д, с. ЕА и Ев полностью аналогичны перемещениям концов стержня.Ток (выражение 5) получают по частям, для чего из тока, протекаюшего в ветвях с1пРОВОдимостЯми КА и Яв)ВА ВвдАСУА+авУУв+ аА - йв (8) вычитают ток, равныйД х --- ) ЕА - Ев.(9)А( -- ,) Ток (9) получают либо из раздельнь 1 х це 1 1 пей, питаемых источниками э.д.с. - ЕА и В ВЕв, либо из одной цепи, куда подается разность э.д,с. - (ЕА в Ев ), как это показано1В на схеме фиг, 7, Проводимость о в этой дополнительной цепи равна:(10) Суммирование и вычитание токов производятся на сумматоре-сравнителе, выполненном на реверсивном магнитном усилителе.Уравнения (3) характеризуют схему-аналог изгибаемого стерхкня с односторонними связями в момент, когда контакты реле Р, и Р., включены так, как это показано па фиг. 7. В этот момент концы стержня АВ (фиг. 2) свободно перемещаются, их перемещениям соответствуют источники э.д.с. Е и Е, Источники тока УА и Ув, как это видно из уравнений (2) и (3), моделируют моменты по концам кестко защемленного стержня, Источники тока У,.з моделируют моменты по концам зашем- Аленного стержня АВ, если его левый конец переместится на величину бА (фиг, 2), источники тока У - моменты по концам зашемвленного стержня, если его конец переместится ца величину бв. Цепи с источниками э,д. с, Е, кремниевыми стабилитроцами С, включенными в обратном направлении, и реле Р, и Р подбираются на напряжения пробоя цепочек, соответствующие перемещениям 6 А иВ момент достижения, например, напряжением Е величины, эквивалентной перемешению б" срабатывает реле Ротключая от схемы-аналога источники э.д. с. Е и сумматор-сравцитель Х О и включая источники тока У,э . Диоды В служат для пропуска тока поАцепям в одном направлении. Контакты реле перемены знака У(р и У(р, срабатывают тогда, когда узлы А и В (фиг, 2) перемещаются цс вправо, а влево; в этот момент изменяется знак цстз 1 ников эд. с, (фиг. 3), моделиру 1 ощцх перемещения концов стержня, 10 Если один из концов стержня не имеет односторон 11 ей связи, то в схеме (фиг. 7) отсутствуют соответствующие источники э.д, с. (Е или Е) ц все ветви цепи, необходимые для реализации эквивалентного перемещения.15После уравновешивания электрической модели (выполнения условий эквивалентности типа (1) цо поперсчныз 1 силам для Окаймляющи.х узлы сечений посредством суммирова ния ца сумматорах-сравнителях соответствующих токов) остается измерить токи, протекающие в началах и концах схем-аналогов и, разделив их ца масштабные коэффициентыполучить изгибающие моменты по концам 25 каждого стержня.Предмет изобретения30 Устройство для моделирования цзгибасмогостержня, с Односторонними свзяи, содержащее проводимости для моделирования жссткостных характеристик стержня, источники тока для моделирования моментов от нагруз ки по концам жестко защемленного стержнЯ,источники тока для моделирования перемещений концов защемленного стержня и источники напряжения, отлича 1 ощееся тем, что, с целью решения нелинейных задач строительной 40 мехаццкц, оно содержит блоки индикатора касания и два сумматора-сравнителя, причем четыре проводимости включены по схеме прямоугольника, две проводимости - по диагоналям прямоугольника и две проводимости 45 включены параллельно сторонам прямоугольника, а последовательно проводимостям этих сторон прямоугольника включены через контакты реле блока индикатора касания источника напряжения, обмотки сумматоров-срав цителей, выполненных на реверсивных мягЦИТНЬ 1 Х УСИЛИТЕЛЯХ, ВКЛЮЧЕНЫ СООТВЕТСТВЕННО в цепи с проводимостями, расположенными по стороцам прямоугольника, и в цепь дополнительной прсвсдимости и источника напря жения, кроме того, соединенные последовательцс реле, диод и кремниевые стабилитроцы блока индикатора касания соединены также последовательно с источником опорного наприкения и итоиком напряжения, модслц ру 1 С 1 ц 11 м перемещение конца стержня,279189 Составитель Е. В. ТимохинаНанкина Тсхред А. А, Камышникова Корректор О. И. Усова Рсдакто Типография, пр, Сапунова,Заказ 3225,14 ЦНИИПИ Комитета по дела МоскТираж 480 Подписное зобретений и открытий при Совете Министров СССР Ж-З 5, Раушская наб., д. 4,5