Устройство для моделированиямеханических нагрузок

(088,8) Дата опубликования описания 25.06.81(72) Автор изобретения А. Н. Гуржий Научно-исследовательский институт стррительных конструкций Госстроя СССР(,54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК Изобретение относится к вычислительной технике в частности к устройствам для моделирования амплитуд механических нагрузок, представ - ленных в виде электрического напряжения,и может быть использовано при моделировании амплитуд механических нагрузок различных конструкций.Известно устройство, содержащее дешифраторы выходы которых подклю 10 чены ко входам счетной матрицы, а входы - к выходу счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом ключевого элемента, первый вход которого соединен с выходом генератора импуль 15 сов, а второй - с выходом нуль-органа, первый вход которого подключен к выходу преобразователя код-напряжение, а второй - к выходу коммутирующего блока, первый вход которого соединен с выходом блока определения знака производной, и блок памяти 1Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст 2ройство для моделирования механических нагрузок, которое содержит дешифраторы, выходы которых соединены со входами счетной матрицы, а входы соединеньт с выходами счетчика импульсов и входами преобразователя код - напря" жейие, выход преобразователя код - напряжение соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, со вторым входом которого соединенФ генератор импульсов, а выход ключевого элемента соединен со входом счетчика импульсов, причем второй вход нуль-органа соединен с выходом коммутирующего элемента, первый вход которого соединен с выходом блока памяти и с первым входом вычитателя,а второй вход коммутирующего элемента соединен с выходом вычитателя, второй вход которого соединен со входом уст- . ройства и входами блока памяти и блока определения знака производной 12),Йедостатком устройства являетсязапоминание избыточной информацииобусловленной наличием в исследуемом сигнале локальных экстремумов,т.е,таких как экстремумов, разность значений между которыми не превышает5заданной величины),Цель изобретения - повйшение надежности работы.Указанная цель достигается тем,что в устройство для моделированиямеханических нагрузок, содержащееблок определения знака производной,выход которого подключен к первымвходам блока памяти, переключателя исчетчика импульсов, выходы которого 15соединены с входами преобразователякод-напряжение и с группами входовпервого и второго дешифраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам счетной матрицы, выход 20блока памяти соединен с первым входом вычитателя и со вторым входом переключателя, выход которого подключен кпервому входу нуль-органа, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, выход которого подклю-;чен ко второму входу счетчика импульсов, второй вход блока памяти соединен со вторым входом вычитателя,входом .блока определения знака произ- З 0водной и со входом устройства, выходвычитателя подключен к третьемувходу переключателя, выход преобразователя код - напряжение соедйнен совторым входом нуль-органа, выход генератора подключен ко второму входу ключевого элемента, введены блок сравнения кодов и элементы И, выходы которых подключены к входам соответствующих дешифраторов, выходы счетчика 40импульсов соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов,выход которого подключен к первым входам элементов И, вторые входы которыхсоединены с выходом блока определения.знака производной.На чертеже представлена структурная схема устройства для моделирования механических нагрузок.Устройство состоит из блока 1 определения знака производной, блока 2 памяти переключателя 3, счетчика 4 импульсов, элементов И 5 и 6. Выходы счетчика 4 импульсов подключены ко входам преобразователя 7 код-напряжение, ко входам блока 8 сравнения кодов и ко входам дешифраторов 9 и 10, выходы которых подключены ко,входам счетной матрицы 11. Выход преобразователя 7 код-напряжение подключен к входу нуль-органа 12, выход которого через первый вход ключевого элемента 13 подключен ко входу счетчика 4 импульсов, а к первому входу ключевого элемента 13 подключен выход генератора 14 импульсов. Выход блока 2 памяти подключен к первому входу вычитателя 15 и при установке переключателя 3 в положение 16 - ко второму входу нуль-органа 12. Вход устройства подключен ко входам блока 1 определения знака производной блока 2 памяти и вычитателя 15, выход которого при установке переключателя 3 в положение 17 подключен ко второму входу нуль-органа 12, а выходы элементов И 5 и 6 подключены, соответственно, к управляющим входам дешифраторов 9 и 10.Устройство работает следующим образом. При достижении входным напряжением 011 максимального или минимального значений изменяется знак производной напряжения и срабатывает блок 1 определения знака производной, на выходе которого появляется, соответственно, положительный или отрицательный импульс. Если, например, напряжение 9 достигло своего минимального значения, передний фронт отрицательного импульса с выхода блока 1 определения знака производной поступает на второй вход элемента И 6 и при наличии на первом входе элемента И б разрешающего импульса с выхода блока 8 сравнения кодов осуществляет перепись ранее измеренного кодового значения перепада из счетчика 4 импульсов в дешифратор 10. Задний фронт этого же импульса устанавливает в нуль счетчик 4 импульсов, устанавливает переключатель 3 в положение 16 и разряжает блох 2 памяти(в простейшем случае в качестве блока памяти может .быть использован пиковой детектор) После этого блок 2 памяти начинает запоминать увеличивающееся входное напряжение Ц 1, которое сравнивается нуль-органом 12 с выходным напряжением преобразователя 7 код - напряжение. Если значение напряжения на выходе блока 2 памяти больше значения выходного напряжения преобразователя 7 код - напряжение, нуль-орган 2 выдает разрешение на первый вход5 84096ключевого элемента 13 и импульсы свыхода генератора 14 импульсов поступают через второй вход ключевого эле- .мента 13 на вход счетчика 4 импульсов,увеличивая записанное в нем число,Этоприводит к увеличению выходного напряжения преобразователя 7 код-напряжениеи процесс уравновешивания продолжается до достижения равенства значенийнапряжения с выхода блока 2 памяти и 10выходного напряжения преобразователя7 код - напряжение.При достижении входным напряжением 0 значения максимума переднийфронт положительного импульса с выхода блока 1 определения знака производной поступает на второй вход элемента И 5 и при наличии на первом входеэлемента И 5 разрешающего импульса свыхода блока 8 сравнения кодов осу- щществляет перепись измеренного кодового значения максимума из счетчика4 импульсов в дешифратор 9, Заднийфронт положительного импульса устанавливает в нуль счетчик 4 импульсов и рпереключатель 3 - в положение 17,Уменьшающееся входное напряжение Цпри этом поступает на второй вход вычитателя 15, на первый вход которогопоступает напряжение 01 с выхода ЗОблока 2 памяти. С выхода вычитателя15 разность напряжений Оо- О поступает на вход нуль-органа 12, которыйсравнивает названную разность напряжений с выходным напряжением Опнх пре-Зобразователя 7 код-напряжение, В процессе работы при нарушении равенстваЦ 1 КК 11 ЕС 1-О нуль-орган 12 выдаетразрешение на первый вход ключевогоэлемента 13 и импульсы с выхода гене- щратора 14 импульсов через второй входключевого элемента 13 поступают на .вход счетчика 4 импульсов, увеличиваязаписанное в нем число. Увеличениечисла в счетчике 4 импульсов приводит,4в свою очередь к увеличению выходногонапРЯжениЯ Опн 1, пРеобРазователЯ код -напряжение и процесс уравновешиванияпродолжается до достижения равенства1 пнк = 1 нох-х 50 При достижении входным напряжениемзначения последующего минимума снова срабатывает блок 1 определения знака производной и передний фронт отри- у цательного импульса поступает на второй вход элемента И б и при наличии на первом входе элемента И б разрешающего импульса с выхода схемы 8 сравнения кодов осуществляет перепись кодового значения очередного перепада из счетчика 4 импульсов в дешифратор 10. Задний фронт отрицательного импульса снова устанавливает в нуль счетчик 4 импульсов, переключатель 3 - в положение 16, разряжает блок 2 памятии в дальнейшем описанная работа устройства повторяется.Исключение запоминания избыточной информации, обусловленной наличием в исследуемом сигнале локальных экстремумов(т.е. таких экстремумов, разность значений между которыми не превышает заданной величины - конкретной для каждой иследуемой конструкции ) осуществляется следующим образом.Перед началом работы устройства в блоке 8 сравнения кодов устанавливают кодовое значение, равное кодовому значению тех локальных максимумов, которые вместе с соотвествующими перепадами необходимо исключить из рассмотрения, поскольку они не оказывают влияния на усталостную прочность конструкции, находящейся под действием моделируемой механической .нагрузки. В процессе работы устройства при равенстве значений кода измеряемого максимума со значением кода, установленного в блоке 8 сравнения кодов,на ее выходе появляется разрешающий сигнал который поступает на первые входы элементов И 5 и 6, Этим обеспечивается перепись измеренных кодовых значений максимума и соответствующего ему перепада в дешифраторы;9 и 10. Если же значение кода максимума оказывается меньше значения кода, установленного в блоке 8 сравнения кодов, разрешающий сигнал на еевыходе отсутствует переписи измеренных кодовых значений максимума и перепада не происходит и такое сочетание значений максимума и перепада не учитывается при моделировании.При изменении входного. напряжения от минимума до максимума дешифраторы 9 и 10 определяют накопительную ячейку в счетной матрице 11, куда в соответствии с измеренными значениями максимума и перепада записывается единица. В счетной матрице 11 каждому возможному сочетанию значений максиВкумов и перепадов амплитуд механичес-, ких нагрузок соответствует своя накопительная ячейка, Таким образом, в процессе работы устройства в каждой накопительной ячейке счетной матФ784096 рицы 11 образуются повторений данных сочетаний значений максимумов и перепадов, которые являются ординатами двумерного дискретного закона распределения и представляют собой результат моделирования механических нагрузок по методу максимумов и перепадов. Из полученного таким .образом двумерного дискретного закона распределения максимумов и перепадов 1 О амплитуд механических нагрузок можно получить информацию о прочностных характеристиках материалов конструкций, находящихся под действием таких механических нагрузок. 15Использование блока сравнения кодов и двух элементов И выгодно отличает предлагаемое устройство для моделирования механических нагрузок от известных устройств, так оно 20 позволяет уменьшить объем запоминаемой информации путем исключения запоминания избыточной .информации, и значительно снизить аппаратурную сложность устройства. 25Формула изобретенияУстройство для моделирования ме ханических нагрузок, содержащее блок определения знака производной, выход которого подключен к первым входам блока памяти, переключателя исчетчика импульсов, выходы которого сое- З 5 динены с входами преобразователя коднапряжение и с группами входов первого 88и второго дешифраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам счетной матрицы, выход блока памяти соединен с первым входом вычитателя и со вторым входом переключателя, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, выход которого подключен ко второму входу счетчика импульсов, второй вход блока памяти соединен со вторым входом Фычитателя, входом блока определения знака произ-. водной и со входом устройства, выход вычитателя подключен к третьему входу переключателя, выход прербразователя код - напряжение соединен со вторым входом нуль-органа, выход генератора подключен ко второму входу ключевого элемента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены блок сравнения кодов и элементы . И, выходы которых подключены к входам соответствующих дешифраторов выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выход которого подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых. соединены с выходом блока определения знака производной. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 404102, кл. 8 Об 8 7/68, 1973.2. Авторское свидетельство СССРУ 579637, кл. 8 06 8 7/68, 1976-35, Раушска Зака рытии наб д,Патент илиал 4771/76НИИПИ Государстпо делам иэо13035, Москва 9 тавитель И. Дубининаред Н.Бабурка Карр Подпита СССРУжгород, ул. Лроектна