Устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования

(И 5 С 06 С 7/48 АНИЕ И ОБРЕТЕНИЯ 1 6но-исследова ок аналогоЦель изобретения - поти моделирования за сетики деформированиялического нагружения. Изобретение относит й вычислительной тех значено для исследов алогового моделирова очности и долговечно вьппение точет учетав процессе ике и предния методами К я динамики,и механичес.ма м диссипации энертрение в цикличесропных и анизотроугих элементов в ких систем с е н, гни на внутре ки стабильных ных материала х уп пруг миро го и упругопласти ания особенно при ти затухания. свооцессе и ческого дефо оценках длит бодных колеб щей способно симметрич чески ста малоцикловои несуих механических ии и систем Госудю ственнцй комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научтельский институт электромеханики (72) Г.В.Трель(56) Авторское свидетельство СССР 1 860091, кл. С 06 С 7/48, 1979Авторское свидетельство СССР1399780, кл. С 06 С 7/48, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к анал говой вычислительной технике и предназначено для исследования методами аналогового моделирования динамики, прочности и долговечности механических систем с учетом диссипации энергии на внутреннее трение в циклически стабильных изотропных и анизотропных материалах упругих элементовв процессе их упругого и упругопластического деформирования, особеннопри оценках длительности затуханиясвободных колебаний н малоцикловойнесущей способности этих механических систем. Цель изобретения - повышение точности моделирования, Устройство содержит два интегратора,сумматор, первый и второй блоки формирования скорости составляющей силывнутреннего трения, каждьп из которых содержит переключатель, блок выделения модуля и блок умножения, Устройство по сигналу, соответствующемускорости деформации, вырабатывает насвоих выходах сигналы, соответствующие деформации и силе сопротивлениядеформирования упругого элемента моделируемой системы. 5 ил., 4 табл. На Фиг.представлена блок-схе устройства; на Фиг. 2 и 3 - схемы блоков формирования сигнала скорости составляющей силы внутреннего трения; на Фиг. 4 и 5 - установившиеся петли упругого и упругопластического гистерезисов диаграммы циклическогоного деформирования циклибильных изотропных материалов, воспроизводимые устройством.1543428 В табл. 1 и 2 приведены основныеварианты выполнения устройства и зависимости для скорости деформирования и силы сопротивления деформированию при указанных вариантах выполне 5ния блоков формирования сигнала скорости составляннцей силы внутреннеготрения, полярностях их выходнь;.х сиг 1.налов и положениях тумблеров переклю,чателя.Устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования(фиг. 1) содержит вход задания по сигналу, соответствующему скорости деформирования 8(й), первый выход посигналу, соответствующему деформиро-ванию д, второй выход по сигналу,соответствующему силе сопротивпениядеформированию Р(с), первый 1 и второй 2 интеграторы, сумматор 3, а также первый 4 и второй 5 блоки формирования скорости составляющей силывнутреннего трения,Блок 4 (5) по фиг. 2 образуют блок 25б умножения, переключатель 7 с тумбле-рами 7.1 и 7.2 и блок 8 присвоениязнака управляющего сигнала.Блок 4 (5) по фиг. 3 включает блок9 выделения модуля, блок 10 умножения и переключательБлок 8 содержит первый 12 и второй13 нуль-органы, первый 14 и второй15 ключи, а также первый 1 б и второй7 инверторы,35 Работу устройства рассмотрим на примере его выполнейия по п. 1 табл. 1,Сигнал Ю(й) с входа устройства40 поступает на первый вход с коэффициентом передачи К, сумматора 3 на первые входы блоков 4 и 5 и на вход первого интегратора 1, с выхода ксторого сигнал результата интегрирования45 Ф(С) поступает на второй вход блока 4 и на второй выход устройства. С йыхода сумматора 3 сигнал, соответствующий скорости изменения силы сопротивления деформированию Р(й)50 Поступает на входы блоков 4 и 5 и на вход интегратора 2, с вьгхода котороГо сигнал результата интегрирования Р(С) подается на второй вход блока 5 и на второй выход устройства.55 С выходов блоков 4 и 5 сигналы,Соответствующие скоростям изменения.оставляющих силы внутреннего трения,поступают соответственно на второй и третий входы сумматора 3, В блоке 4 (фиг. 2)сигнал 8 (й) с его первого входа через замыкающие пары контактов "1-3" (табл. 1, и, 1) тумблеров 7.1 и 7.2 переключателя 7 проходит соответственно на вход блока 8 и на вход блока б умножения, на другой вход которого поступает сигнал 8(й). На сигнальный вход блока 8 подается сигнал с выхода блока б умножения. Выходной сигнал блока 8 является выходным сигналом блока 4.Во втором блоке 5 при выполнении его по фиг. 2 сигнал Р с его третьего входа через замыкающие пары контактов "1-2" (табл. 1, п. 1) тумблеров 7.1 и 7,2 переключателя 7 поступает соответственно на вход блока 8 и на вход блока б умножения, на другой вход которого поступает сигнал Р(й) с второго входа этого блока 5. На сигнальный вход блока 8 подается сигнал с выхода блока 6 умножения. Выходной сигнал блока 8 является выходным сигналом блока 5.При выполнении блока 4 по схеме фиг. 3, например, сигнал Г с его первого входа через замыкающую пару контактов "1-3" (табл. 1, и. 5) тумблера 11.0 переключателя 11 наступает через блок 9 выделения модуля на вход блока 10, на другой вход которого подается сигнал 8(й) с второго входа блока 5. На выходе блока 10 умножения и, следовательно, на выходе блока 4 получают сигнал, соответс гвующий скорости изменения составляющей силы внутреннего трения. Второй блок 5 может быть выполнен по схеме фиг. 3. В этом случае используется замыкающая пара контактов "1-2" (табл, 1 и. 5).Основные пз возможных состояний тумблеров обеспечивают воспроизведе" ние устройством петель упругого (фиг. 4, табл. 1) и упругопластического (фиг. 5, табл, 2) гистерезисов постоянной ширины, характерных для циклически стабильных изотропиых материалов при постоянньпс параметрах симметричного цикла нагружения. Выбором полярности выходньпс сигналов блокови 5 обесцечивается учет необходимых направлений обхода петель гистерезиса и кинетики деформации, в частности, центрирование петель гистерезиса для циклически иэотроп5 154ных материалов и их непрерывное смещение для циклически анизотропныхматериалов, для которых характерноодностороннее накопление пластическихдеформаций.Согласно примерам выполнения устройства, перечисленным в табл. 1 и2, не исключены и другие возможныеслучаи сочетания положений тумблеров 7,1, 7,2 и 11.0 для воспроизведения промежуточных петель между петлями упругого (фиг. 4) и упругопластического (фиг, 5) гистерезисов, которые имеют место, например, при циклических относительных перемещенияхэлементов пары трения в пределах зоны предварительного смещения,Выбором коэффициентов передачиК2 К, 2 К соответствующих входовсумматора 3 (фиг. 1) обеспечиваетсявоспроизведение петель гистерезиса необходимой ширины, параметры процессов аккомодации или одностороннегосмещения их,В результате предлагаемое устройство при выполнении его блоков 4 и 5по схемам фиг. 2 и 3 с состояниямитумблеров по п. 1 и 5 в табл. 1 воспроизводит следующую зависимость силы сопротивления деформированиюР(й) от скорости деформирования сГ(1),аппроксимирующую начальную кривуюнагружения и нисходящие и восходящиеветви упругого гистерезиса параболами в интегральном виде: 3428 бдиаграмм деформирования циклическистабильных изотропных и аннзотропныхматериалов приведены в табл. 3 и 45-1 при РсО; Р К,/+КБрпл-К Р Яп Р+С где К, - коэффициент жесткости идеальной упругости (без учетавнутреннего трения); К , К - коэффициенты формы петли упругого гистерезиса;(С) - скорость деформирования;Р И) - скорость изменения силы сопротивления деформированию; С - начальные условия интегрирования для 1-й ветви гистерезиса.Те же параметры устройства, но для упругопластических гистерезисов Формула изобретенияУстройство для моделирования диаграммы циклического деформирования, содержащее первый и второй интеграторы, сумматор, первый и второй бло- . ки формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, причем первый вход первого блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, вход первого интегратора и первый вход сумматора соединен с входом задания скорости деформации устройства, выход первого интегратора подключен к второму входу первого блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трения выход которого соединен с вторь 1 м входом сумматора, выход которого подключен к входу второго интегратора, выход которого является выходом устройства, первый и второй входы второго блока формирования скорости составляющей сил внутреннего трения соединены соответственно с выходами сумматора и второго интегратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це" лью повышения точности моделирования за счет учета кинетики деформации в процессе циклического нагружения, первые и третьи выходы первого и второго блоков формирования скорости составляющей силы внутреннего трения: подключены соответственно к входу задания скорости деформации устройства и выходу сумматора, причем каждыи из блоков формирования скорости составляющей силы внутреннего трения содержит переключатель, блок выделения модуля и блок умножения, первый р-з-, мыкающий контакт переключателя является первым входом блока формирования скорости составляющей силн внутреннего трения, подвижный контакт переключателя соединен с входом блока вЫделения модуля, выход которого подключен к первоь входу блока умножения, второй вход и выход которого являются соответственно вторым входом и выходом блока формирования скорости составляющей силы внутреннего трения, третьим входом которого является второй размыкающий контакт переключателя.1543428 Таблица 1 Выполнение блоков 4 и 5 Уп/и Пере- Замы- ключа- кающая тель пара Фигура Влок Поляр- Иатериал Поляр ность нсть Иатериал 1 5 2 Циклически анизотропныйТо же 1-2 1-2 7.1 7.2 Циклически изотропныйТо же 4 2 2 5 24 2 3 5 24 2 4 5 24 2 5 5 4 б 5 43 23 Таблица 2 Зависимости Р (, С) 9и/и1 К(Е)+2 К,Р(с) оЯБп ЙС)-2 К,Р(Е)Р(С) ЯБп Р(е)2 К,Ю(С)+2 К У(й)8(С)Бдп Р(й)-2 КРИ)РИ)Ядп Р(1:)3 К, Р(й)+2 К сР(й) 4(й)Брпл(е)-2 К,Р(с)Р(й)Бдпд(Е)4 К, 8(й)+2 К У(1) (1) Ярз Р(й)-2 К Р И) Р И) Брпл(е)5 К, 8(с)+2 КФ181-2 КЗР1 Р(й)6 К, Р(Е.)+2 К,МеУ(й)Ядпд(Е)-ДК,Р(С)1 РИ)17 К, д+2 к,сР(й) 8(Е)Ядп Р(й)-2 К,Р(Е)1 Р(Е)18 К, 1(с)+2 К 8(С) Э(Е) -2 К РИ)РИ)Брь 1 Р(С)19 КРИ)+2 КУ(С) 1 1(С)1-2 К,Р (Е) Р(Е) БЕЗ(Е) 7,1 7.2 7.1 7,2 7.1 7.2 7.1 7,2 7.1 7.2 7,1 7.2 7.1 7,2 11.0 11,0 11.0 7,1 7.2 11,0 7.1 7.27,1 7.2 11,0 7.1 11.0 1-3 1-3 1-2 1-2 1-2 1-3 1-3 1-2 1-3 1-3 1-3 1-3 1-2 1-3 1-2 1-3 1-2 1-3 1-3 1-2 1-2 1-3 1-2 1-2 1-3 1-3 1-3 Полярность сигналов блоков 4 и 5 при д01543428 9 10Таблица 3 Уп/п Блок Фигу- ра Циклически анизотропныйТо же 7,1 1-2 72 1-3 Циклически изотропныйТо же 4 2 2 5 28 5 2 Циклически анизотропныйТо же Циклически изо тропный + То же 11.0 1-2 9 5 2 4 в 3+Н Таблица 4 9п(п Зависимость Р (У, ) К, 8(е)+К,Ф(с И Бап/(с) -КРд(е) Бап Ф (ЭК, ф+КР ББп(с) КзР(т) ББпфК 2(й)+К,д(й)Р(1)Бръ Ф(й)-К,Р(1 М(1)Бр Ф(С)К Ф(й)+Кгпв(й)Р(1) ББп Р (1) К Р (й) ЭБдпд(й)К аУ(й)+КФ(1)1 Р(й) -К Р(й)1 д(й)1К,г(Е)+К,КИ)Р(Е)ББ Р К,Р(С)г(Е)1К,КМ)фБИп-КзР(с) 1 ф(И фК, У И)+,У(Е) 3 Р(С) -К,Р(С)4 Бяп У(Е)КУ(й)+К 4(1)1 Р(С)1-КР(й)И(й)Бдп Р(й) 1 2 3 4 5 6 78 9 Выполнение блоков 4 и 5 Пере- Замыка клю- щая чатель пара 7,1 1-3 7. 2 1-2 7, 1-3 7.2 1-3 7.1 1-3 7.2 1-2 7.1 1-2 7. 2. 1-3 7,1 1-2 7,2 1-2 7 . 1 1 -3 7 . 2 1 - 3 7,1 - 2 7 , 2- 3 1 1 . О 1 - 3 1 10 1-2 ,1 1. 0 1-37.1 1-2 7. 2 1-2 10 1 37. 1-3 72 1-2 7. 1 1-3 7.2 1-3 Полярность сигналов блокЬв 4 и 5 при Поляр- Материал Поляр- Материалность ность543428 Составитель В.ГечаТехред М.яндык Редактор Л.Пчолинскаям Корректор В. Гирняк Заказ 402Тираж 555 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101