Устройство для моделирования разрушения хрупкой среды

7 ) Заявите проблем комп Инс ог 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ХРУПКОЙ СРЕДЫ цесса разруше ения ия х оляют прис непреоснове ВСых нелистатком сти нелиеде-,Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования процесса разрушения хрупкой среды.Известен сеточный интегратор для решения нелинейных задач, содержащий КС-сетку, емкостный элемент, генератор напряжения, последовательно соединенные триггер Шмитта и ключевой элемент, первый и второй выходы которого непосредственно и через емкостный элемент параллельно подключены к емкостному элементу ВС-сетки, диодный ключ, выход которого соединен с входом емкостного элемента, и эмиттерный повторитель, подключенный входом к первому выходу ключевого элемента, а выход эмиттерного повторителя соединен с первым входом триггера Шмитта и входом диодного ключа, причем второй вход триггера Шмитта подключен кевыходу генератора напряжения 1 ,Недостатком такого сеточного интегатора является невозможнос л составляющих прон рупкой среды.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для решения дифференциальных уравнений, содержащие КС-сеткув состоящую из решающих резисторов и узловых элементов, граничные узлы РС-сетки и входы установки начальных значений .всех узловых элементов подключены к соответствующим выходам блока задания граничных и начальных условий, в каждом узловом элементе первая обкладка решающего конденсатора соединена с шиторая обклаподключена резисторам нои нулевого потенциала, в дка решающего конденсатора к соответствующим решающим кС-сетки 2 1,Описанные устройства по менять электрические модел рывным процессом решения н для решения определе задач. Однако их нед ся отсутствие возмож9725 хам; 53 п Чл:1-бМ Р ейного управления резисторами модели ,рующей среды в функции изменения потенциалов в узлах РС-сетки, например при моделировании формирования зоны разгрузки в призабойной части угольно-З го пласта, а также внезапного выброса угля породы и газа в горную выработку т. е. невозможность определения составляющих процесса разрушения хрупкой среды. 6Целью изобретения является повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем РС-сетку состоящую из решающих резисторов и уз-ф ловых элементов, граничные узлы РС- сетки и входы установки начальных значений всех узловых элементов подключены к соответствующим выходам блока задания граничных и начальных условийЮ каждый узловой элемент содержит решающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, в каждый узловой элемент введены шунтирующие резисторы, схема 25 сравнения и два ключа, первый иэ ко-. торых подключен параллельно решающему конденсатору, первый вход схемы сравнения и вторая обкладка решающего конденсатора через замыкающий кон" Зр денсатор второго ключа подключены к входу установки начального зна 4 ения устройства, выход схемы сравнения соединен с обмоткой реле, параллельно размыкающим контактам которого подключены шунтирующие резисторы, одни выводы которых соединены с соответствующими решающими резисторами РС-сетки другие выводы подключены к второй обкладке решающего конденсатора, вто- р рой вход схемы сравнения соединен с входом задания напряжения сравнения блока задания граничных и начальных условий.5 4На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для моделирования разрушения хрупкой среды; на фиг, 2 - функциональная схема одного узлового элемента. Устройство содержит резисторы 1,узловые элементы 2, и блок 3 заданияграничных и начальных условий. Узловой элемент 2 состоит из размыкающихконтактов 4электромагнитного реле 5ключей 6 и 7, схемы сравнения 8, шун"тирующих резисторов 9 и решающего кон.аенсатора 10,26 4Устройство моделирует процесс разрушения хрупкой среды, которыЙ описывается следующими уравнениями.уравнение равновесияава"=х+зУ(4 ),ИФ- коэффициенты релаксации;АА - параметры Ламе;Ч - параметр интегрирования;время;время начала отсче"Ота,Уравнения механического состояниязапредельного деформирования 6=(2 ъч)б +б р" . Эгде 6 , 6 - поперечная и продольная(5 - коэффициент поперечнойдеформации для областизапредельного состояния;6 , - предел прочности на одноосное сжатие; 5Е - деформационная характе"ристика на запредельномучастке.Устройство работает следующим образом. 1 ОПри помощи блока 3 задаются началь ,ные и граничные условия, причем напряжения сравнения ОС на схемах сравнения8 должны быть меньше, чем напряжение питания модели, Замкнув ключи 7, осуществляют полную зарядку всех узловых емкостей, что приводит к срабатываниювсех схем сравнения 8 и электромагнит.ных реле 5, контакты 4 размыкаются,Решение задачи начинается с момента 20одновременного размыкания ключей 7 ишунтирования в определенном узле конденсатора 10 ключом 6, через которыйбудет происходить разряд КС-сетки.При уменьшении потенциала в заданном 25узле до значения меньшего напряжениясравнения 0 на схеме сравнения 8, последний возвращается в исходное положение и при помощи электромагнитногореле 5 шунтирует принадлежащие данно- Звму узловому элементу резисторы 9. Этов свою очередь ускорит разряд конденсаторов 10 и возвращение схем сравнений 8 в исходное положение в близлеФ.жащих узлах и т д Так как в плечах 55остаются не зашунтированными резисторы 1, и ВС-сетка может постоянно подпитываться от блока 3, то процесс носит затухающий характер и будет продолжаться до тех пор, пока не достигнет узлов РС-сетки в которых минимально возможный, в результате разрядки, потенциал будет больше, чем напряжение сравнения Ос, поданное на схемысравнения. 45При этом устройство непрерывно моделирует процесс деформирования,под действием внешних сил хрупкой среды в сторону обнаженной поверхности с учетом ползучести, а также ее разрушение.Эффективность и новизна изобретения, по сравнению с известными устройствами, заключаются в том, что оно позволяет с большей точностью и меньшими затратами исследовать нелинейный55 процесс разрушения хрупкои среды под действием внешних сил, скорость его распространения, влияние внешних и ,внутренних факторов и др., что применительно к горному делу, выполнить инструментальными методами исследования бывает или очень трудно или вообще невозможно, Автоматическое управление параметрами моделирующей среды в функ" ции изменения потенциалов в узлах ЙС" сетки позволяет изучать на моделях процесс развития внезапного выброса угля, породы и газа, исследовать влияние горно-геологических условий на размеры и форму полости и др., что не" обходимо для успешного решения проблемы борьбы с газодинамицес.;ими яйле" ниями.формула изобретенияУстройство для моделирования разрушения хрупкой среды, содержащее ЙСсетку, состоящую из решающих резисторов и узловых элементов, граничные узлы ВС- сетки и входы установки начальных значений всех узловых элементовподключены к соответствующим выходам5 лока задания граничных и начальныхусловий, каждый узловой элемент содержит решающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной ну"левого потенциала, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в каждый узловой элемент введенышунтирующие резисторы схема сравненияи дваключа, первый из которых подключен параллельно решающему конденсато",ру, первый вход схемы сравнения и вторая обкладка решающего конденсаторачерез замыкающий контакт второго клю"ча подключены к входу установки начапьного значения устройства, выход схе"мы сравнения соединен с обмоткой реле,параллельно раэмыкающим контактам которого подключены шунтирующие резисторы, одни выводы которых соединеныс соответствующими решающими резисторами, другие выводы подключены к второй обкладке решающего конденсатора,второй вход схемы сравнения соединенс выходом задания напряжения сравнения блока задания граничных и начальных условий,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Н 481043, кл. С 06 С 7/46, 1973.2. Авторское свидетельство СССР 11 276532, кл. 6 06 6 7/46 1968 (прототип).972526 Составитель А, ЯицковТехред Е.Харитончик Корректор Н, Буряк едактор Р П Заказ 8519 Тира лиап ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектна ВНИИПИ Гопо дела 130 Я 5, Иос дарственного изобретений и а, Ж, Рауш мите таткрыти ая наб исное СССР