Фазовый способ определения характеристик рассеяния энергии колебаний

 

ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ , заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания образца материала или элемента конструкции регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждающей силой и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствующие заданному значению амплитуды колебаний , по которым вычисляют характеристику рассеяния энергии, о т л и ч а- . ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности путем учета амплитудной и частотной зависимостей характеристики рассеяния энергии колебаний , определяют собственную частоту колебаний образца по сдвигу фазы 90° между возбуждающей силой и деформацией при заданном значении амплитуды колебаний, затем измеряют фазочастотную характеристику колебаний образца при этом же значении амплитуды и фазоамплитудную характеристику при заданной частоте возбуждения , по которым определяют коэффициенты демпфирования и рассеяния энергии колебаний по формулам (а) -и р2 -О h (Lu , а) tg 1Й„ О P.(a)tg v( u, (а) - , а)/4 где h( U) , а) Ья( и), hu)(a) коэффициент демпфирования при заданной амплитуде 4 ко-, лебаний и частоте и колебаний соот (Л ветственно; 4(u),a) f«(u), (а) коэффициенты рассеяния энергии колебаний при заданных амплитуде и частоте соответственно; О) Ф tf«( и ) , 01 /ttf( « ) фазочастотная и со фазоамплитудная ха00 рактеристики соответ ственно; РО Ре, собственная и резонансная частоты коле баний образца соответственно; о частота возбуждения, и)„ соответствующая амплитуде «1 вынузвденных колебаний образца .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 01 N 3/32,.(у„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

К ABTOPGHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 где h(ы, а)

= Ь„(< ), ЬСд(а) коэффициент демпфирования при заданной амплитуде g колебаний и частоте д колебаний соответственно;

4 (ю, а) ——

= Ч „(up)

М цр (а) — коэффициенты рассеяния энергии колебаний при заданных амплитуде и частоте соответственно;

Ф = Чс((М), %и(м ) — фазочастотная и фазоамплитудная характеристики соответ ственно; — собственная и резонансная частоты коле баний образца соответственно;

O — частота возбуждения, соответствующая амплитуде g вынужденных колебаний образца.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3610317/25-28 (22) 21.06.83 ,(46) 07.07.85. Бюл. У 25 (72) Б.Л. Пелех и Б.И. Саляк (71) Институт прикладных проблем механики и математики АН Украинский ССР (53) 620.178.311.62(088.8) (56) 1. Сорокин Е.С. Методы экспериментального определения внутреннего трения в твердых телах. В сб. "Вопросы прикладной механики", М., 1964, вып. 193, с. 5-41.

2. Авторское свидетельство СССР

В 410295; кл. С 01 N 11/16, 1971. (54)(57) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ, заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания образца материала или элемента конструкции, регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждающей силой и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствующие заданному значению амплитуды колебаний, по которым вычисляют характеристику рассеяния энергии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности путем учета амплитуд ной и частотной зависимостей характеристики рассеяния энергии колебаний, определяют собственную частоту кблебаний образца по сдвигу фазы 90 между возбуждающей силой и деформацией при заданном значении амплитуды колебаний, затем измеряют фаэочастотную характеристику колебаний образца при этом же значении амплитуды и фазоамплитудную характе„„SU„, 1165937 А ристику при заданной частоте возбуждения, по которым определяют коэффициенты демпфирования и рассеяния энергии колебаний по формулам х

Р2 (а) — с. ., Ю„

- P, (à) — Р, (a) tg

Р2 (а) —.h> (ю„, а)/4

1 1165937

Изобретение относится к исследо- ний, по которым ванию механических свойств матери-. ент рассеяния эн алов н элементов конструкции, а именно к фазовым способам определения ха- 4 „- =2 У (1 рактеристик рассеяния энергии колеба- 5 ний. где Р„ — резонан

Известен фазовый .способ определе- ний обр ния характеристик рассеяния энергии, ющая ам колебаний, заключающийся в том, что образца возбуждают вынужденные. колебания 10 Известный спо образца материала или элемента кон- довать амплитудн струкции, регистрируют частоту воз- сеяния энергии к буждения и угол сдвига фаз между . . цов с частотно- з возбуждающей силой и. деформацией энергии колебани образца, соответствующие заданному 15 поглощения энерг значению амплитуды колебаний, а так- Однако при ис же собственную частоту колебаний с большим .уровне образца, по которым вычисляют коэф- в частотнозавис фициент рассеяния энергии колебаний ный.способ облад по формуле yg точностью поско вычисляют коэффициергии по формуле ш„

2 — р-Р— } У„, d

У(м), а) гдеh (ы, а)

= ha(w), 2

М = 2Т(1 — — )

Of

pZ с<) о где P — собственная частота колебао ний образца; 25 ю — частота возбуждения, соответствующая амплитуде ci вынужденных колебаний образца;

Чд — угол сдвига фаз между воз= ЗО буждающей силой и деформацией образца при амплитуде а вынужденных колебаний образца.

Данный способ позволяет исследо5 вать частотную зависимость рассеяния энергии колебаний для образцов с амплитудонезависимым рассеянием . энергии колебаний малого уровня 1).

Однако при исследовании образцов с большим уровнем рассеяния энергии колебаний данный способ обладает недостаточной точностью, поскольку не учитывает амплитудную зависимость рассеяния энергии колебаний образца. 45

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фазовый способ определения характеристик рассеяния энергии колебаний, заклю- 50 чающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания образца матери. ала или элемента конструкции, регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждающей силой 55 и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствующие заданному значению амплитуды колеба- сная частота колебаазца, соответствуплитуда а колебаний соб позволяет исслеую зависимость расолебаний для образависимым рассеянием и при малых уровнях ии колебаний (2 ), следовании образцов м рассеяния энергии имой области известает недостаточной льку не учитывает частотную зависимость рассеяния энергии колебаний образца.

Цель изобретения — повьппение точности путем учета амплитудной и частотной зависимостей характеристики рассеяния энергии колебаний.

Поставленная цель достигается . тем, что при фазовом способе опреде-. ления характеристик рассеяния энергии колебаний, заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания образца материала или элемента конструкции, регистрируют частоту возбуждения, угол сдвига фаз между возбуждайщей силой и деформацией образца и резонансную частоту колебаний, соответствующие заданному значению амлпитуды колебаний, по которым вычисляют характеристику рассеяния энергии, определяют собственную частоту колебаний образца по сдвигу фазы 90 между возбуждающей силой и деформацией при заданном значении амплитуды колебаний, затем измеряют фазочастотную характеристику колебаний образца при этом же значении амплитуды и фазоам-, плитудную характеристику при заданной.частоте возбуждения, по которым определяют коэффициенты демпфирования и рассеяния энергии колебаний по формулам

Ро(а) — Ш

2 2.

h(со, а) = — — ф

Ф

3,7 4 максимальной амплитуде колебаний образца, соответствующие заданному значению ct амплитуды Колебаний.

Затем, изменяя частоту возбуждения, подцерживая постоянной амплитуду а колебаний путем регулирования, например, возбуждающей силы вибратора, определяют собственную частоту колебаний образца.по сдвигу фазы 90 между возбуждающей силой и деформацией образца.

Для определения частотной зависимости характеристик рассеяния энергии колебаний измеряют фаэочас- " тотную характеристику Ф = Fa(u) ) коебаний образца, т.е. сдвиг фазы

Ч между возбуждающей силой и дефорацией образца, поддерживая постоянной амплитуду е колебаний для всех значений частот м в исследуемом диапазоне, при которых изменяется сдвиг фазы Жн.

-Для определения амплитудозависихарактеристик рассеяния энергии олебаний измеряют собственную частоту Ро(а), резонансную частоту Рц олебаний образца и фазоамплитудную арактеристику ф =Мш(а) при заданной астоте ш возбуждения для различных качений амплитуты о колебаний об азца в исследуемом диапазоне амплиуд, т.е. для каждого значения амитуды а колебаний образца измерясдвиг фаз (ю между возбуждающей илой и деформацией образца, Р (а)

Р

По измеренным значениям рассчитыают коэффициенты демпфирования и ассеяния энергии колебаний по формуаМ Ъ

hu(а) ответственно; ю(о, а)

= 4 (1 )

f>(a ) венно;

Ф=(«(), (Жи) (ot) 15

- фазочастотная и фазоамплитудная ха» рактеристики соответственно;

Р (а), Р— собственная и резонансная частоты колебаний образца соответственно; ю — частота возбуждения,соответствующая 5 амплитуде ц вынужденных колебаний образца, Измерение собственной частоты колебаний образца.и фазочастотной характеристики колебаний образца Р при заданном значении амплитуды колебаний позволяет определить частотнозависимые характеристики рассеяния энергии колебаний, а измерение

35 фазоамплитудной характеристики и собственной частоты колебаний образца при заданной частоте возбуждения по- в зволяет определить амплитудную за- р висимость характеристики рассеяния л энергии колебаний образца.

Способ осуществляется следующим образом. где Ь(Ы, a)

= Ьа(и)), 4м(а) (и, a)

=44(u) ), Yuo(a ) 3 (1659 — коэффициент демпфирования при заданной амплитуде а. колебаний и частоте и колебаний со. — коэффициенты рассеяния энергии ко- 10 лебаний при заданных амплитуде и частоте соответстС помощью, например, генератора 45

И электродинамического вибратора возбуждают вынужденные колебания образца материала или элемента кон-. струкции, регистрируют частоту возбуждения, например, с помощью часто-.. 50 . томера, подключенного к выходу генератора, угол сдвига фаз между возбуждающей силой и деформацией образца, например, с помощью датчи ка перемещения образца и фазового 55 детектора, .подключенного к геаератору и датчику перемещения образца, и резонансную частоту колебаний при

2 2 ь(с а) P (a) — и „

L0O

p((в ) .>> (Pe(a) — Pg)Po(a)t ф

У 7.

Р„Р, (а) — h2 (и), а)+ — коэффициенты демпфирования при заданной амплитуде ц колебаний и частоте й) соответственно;

» коэффициенты рассеяния энергии колебаний при заданной

5 1165937 амплитуде и частоте соответственно; колебаний образца соответственно.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения характеристик рассеяния энергии колебаний образцов, характеризующихся большим уровнем рассеяния энергии с одновременной зависимостью его как от частоты, так и от амплитуды колебаний путем. учета данных зависимостей. фазочастотная и 4аэоамплитудная характеристики соответственно;

Р (а), Р собственная и резо10 нансная частоты .

Составитель В. Пастушин

Редактор О. Головач Техред С.йовжий

Корректор Г. Решетник

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 4301/35 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5