Устройство для моделирования стержневых рам

С", ыо 1 Оз НФ яАЙЙЕТЕНИЯУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6408 О П ИЗО Союз СоветскихоциалистическихРеспублик АВТОРС Зависимое от авт, свидетельства-М. Кл. 6 06 д 7/6 явлено 1 О.1.1971 ( 1626289/18-24 Комитет по деламизобретений и открытипри Совете МинистровСССР итст Опубликовано 14.Ч.1973. Бюллетень2Дата опубликования описания 8.Х.1973 ДК 681.335.85(088,8 Авторизобретени. М. Овсянко явите УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВА СТЕРЖНЕВЫХ РАМ вующим полюсам П-образных схем-аналогов стоек одноименного этажа модели рамы,На фиг. 1 показана П-образная схема-аналог:изгибаемого стержня; на фиг. 2 - трехэтажная двухпролетная стержневая рама, в узлах которой приложена горизонтальная нагрузка и на примере которой поясняется ра. бота устройства для моделирования стержневых рам; на фиг. 3 - схема устройства для моделирования стержневой рамы.Устройство содержит модель рамы 1 на П-образных схемах-аналогах горизонтальных стержней и стоек 2 (изгибаемых стержней), источники напряжений 3, суммирующие операционные усилители 4 и б и инвертирующие операционные усилители б. схема-аналог изгиб едназначеиная для электри ания стержневых систем, имеющего постоянное по ывается следующими урав П-образн стержня 2, го модели чае стерж сечение, о ми: емого ческов слудлине пенияро ня пи- Ф+А 2 дУ При этом уравнения концевых моментов МА Мв и концевой поперечной силы Яв для тержня постоянного сечения имеют впд: присоединением заявкиИзобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.Известны устройства для моделирования стержневых рам, содержащие модели рамы на П-образных схемах-аналогах горизонталь ных стержней и стоек с отрицательными и положительными полюсами и источники напряжени й.Во всех известных устройствах уравновешивание модели стержневых рам проводится 10 вручную и требует много времени.В предложенном устройстве указанный недостаток исключен.Устройство отличается от известных тем, что оно содержит для каждого этажа модели 15 рамы суммирующие и инвертирующий операционные усилители. Отрицательные полюсы П-образных схем-аналогов горизонтальных стержней каждого этажа присоединены ко входам первых суммирующих операционных 20 усилителей одноименного и предыдущего этажа, выходы которых подключены ко входам вторых суммирующих операционных усилителей одноименного этажа, другие входы которых соединены с источниками напряжений и 25 с положительными полюсами П-образных схем-аналогов горизонтальных стержней одноименного и последующего этажа, а выходы непосредственно и через одноименные инвертирующие усилители подключены к соответстЕ 1ГДЕ 1= (Е 1 - жесткость стержня);длина стержня; 1 рА и 1 рВ - углы поворотаконкОВ - 3 А10 цов стержня; ф= - перекос стержня, где оА и ив - линей 1 ные перемещения концов стержня; М, МВ, К - изгибающие моменты и поперечная сила от поперечной нагрузки для 15 стержня, концы которого жестко защемлены.Уравнения (1) эквивалентны уравнениям моментов системы (2). Связь между механическими и электрическими величинами выражается следующими зависимостями: 20 Ез, - З 7 Тф Ез25 1 А А Тм 7 В - в Тм (3) где у р lг - масштабные коэффициенты напряжений, токов и проводимостей,Устройство для моделирования стержневыхрам на примере рамы, показанной на фиг. 2, 35работает следующим образом,Так как перекосы ф и углы поворота узлов 50 горизонтальных стержней ср; моделируются напряжениями (3), то выражения (6) тоже моделируются напряжениями. Для реализации каждого из выражений (6) устройство содержит усилители 4 - б. На входы этих усили телей подаются напряжения, моделирующие углы поворота узлов. Эти напряжения отрабатываются в узлах автоматически после того, как П-образные схемы-аналоги изгибаемых стержней собраны по периметру моделируе мой рамы. П-образная схема-аналог изгибаемого стержня является схемой со знакопеременным масштабом, поэтому все узлы рамы предварительно обозначаются знаками плюс и минус. С положительных полюсов снимаются 65 Для сечения А - А, В - В, С - С уравнения сумм проекций поперечных сил, расположенных выше этих сечений, имеют вид 4+4+4 - Р,=Ой+Ф+ Ф - Р, - Р. = О (4) Яв+ ЯВ+ Яв - Р, - Р, - Рз О,Подставим значения поперечных сил ЯВ, р р р121818где 771, фп, ф 1 п - перекосы стоек верхнего,среднего и нижнего этажей. Из уравнений (5)имеем, УчитываЯ, что К=33=89, 14=13=13 и11 = 12 = 3 положительные напряжения, соответствующие углам поворота узлов, которые подаются на входы суммирующих операционных усилителей 5. На отрицательных полюсах, как это видно из выражения (3), отрабатываются напряжения, соответствующие отрицательным углам поворота узлов. Эти напряжения подаются на суммирующий операционный усилитель 4, выход которого соединен со входом суммирующего операционного усилителя 5. На выходе суммирующего операционного усилителя 5 автоматически отработается напряжение Е 31, эквивалентное величине 3 Это напряжение и напряжение с выхода инвертирующего операционного усилителя б подается опять в П-образные схемы-аналоги стоек 2, ис 386408+ Е 8 + )8 4(С, + Ю 8+ С 8) пытывающих перекосы, На вход суммирующего операционного усилителя б, кроме того, подается напряжение, эквивалентное внешним горизонтальным силам: для верхнего этажа - Ордля среднего этажа - Црр для нижнего этажа - Ур Р,+Р,Таким образом, независимо от числа стоек в этаже на каждый этаж для получения напряжений Ез), используются три усилителя постоянного тока: усилитель б, суммирующий напряжения, аналогичные положительным углам поворота узлов и нагрузке, усилитель 4, суммирующий напряжения, эквивалентные отрицательным углам поворота узлов, усилитель б инвертирующий для отработки напряжения Ез), с обратным знаком.Входные сопротивления суммирующих операционных усилителей 4 и 5, например, для верхнего этажа устанавливаются по следующим соотношениям, реализующим зависимости (6): о 1,5 с, Рп 1,518Для инвертирующего операционного усилителя б сопротивления устанавливаются так:г,/г =1. 10 15 20 25 30 Таким образом, уравновешивание (отработка напряжений, эквивалентных перекосу) модели стержневой рамы осуществляется автоматически и практически мгновенно. Предмет изобретения Устройство для моделирования стержневых рам, содержащее многоэтажную модель рамы на П-образных схемах-аналогах горизонтальных стержней и стоек с отрицательными и положительными полюсами и источники напряжен)ий, отличающееся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости процесса моделирования, оно содержит для каждого этажа модели рамы суммирующие и инвертирующий операционные усилители, причем отрицательные полюсы П-образных схем-аналогов горизонтальных стержней каждого этажа присоединены ко входам первых суммирующих операционных усилителей одноименного и предыдущего этажей, выходы которых подключены ко входам вторых суммирующих операционных усилителей одноименного этажа, другие входы которых соединены с источниками на пряжений и с положительными полюсами П-образных схем-аналогов горизонтальных стержней одноименного и последующего этажа, а выходы непосредственно и через инвертирующие операционные усилители подключены к соответствующим полюсам П-образных схем-аналогов стоек одноименного этажа модели рамы.386408Фиг. 7Составитель Г. Сорокин актор Е. Семанова Тсхрсд Л. Богданова Корректоры: А. Дзесоваи Л. ЧуркинЗаказ 2702/10 Изд.1660 Тираж 647 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова