Устройство для моделирования реологических характеристик материала

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для исследования динамики механических систем с учетом реологических характеристик материала их элементов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения кривых ползучести деформации и релаксации напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство введены два сумматора, три инвертора и интегросумматор 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 06 6 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4623528/24 (22) 22,12.88 (46) 15,08.92. Бюл. hb 30 (75) Г.В.Трель (56) Авторское свидетельство СССР

М 1543428, кл. 6 06 G 7/25, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1550542, кл. 6 06 G 7/25, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к вычислйтельной технике и предназначено для использования в составе аналоговых вычислительных машин при исследовании динамики механических систем с учетом реологических характеристик материала их элементов в виде зависимостей между истинными напряжениями, вызываемыми ими деформациями и их изменениями во времени, в частности кривых ползучести деформации при постоянных напряжениях в режимах мягкого нагружения, кривых релаксации напряжения прй постоянной деформации в режимах жесткого нагружения и диаграмм деформирования в режимах мягкого, жесткого и промежуточного нагружений.

Известно устройство для моделирования диаграммы циклического деформирования материала, содержащее сумматор, два интегратора, блок умножения и блок модуля, которое может быть использовано для воспроизведения реологических характеристик в виде диаграмм деформирования не вполне упругих тел.. Ж, 17553Î1 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для исследо вания динамики механических систем с учетом реологических характеристик материала их элементов. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения кривых ползучести деформации и релаксации напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство введены два сумматора, три инвертора и интегросумматор, 1 ил, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый сумматор, интегратор, блок умножения и блок выделения модуля, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом блока выделения модуля и с входом интегратора;

Недостатком известных устройств является то, что они не воспроизводят кривых ползучести деформации и релаксации напряжения во всевозможных режимах нагрузки как при постоянных, так и при переменных параметрах нагружения. Это ограничивает их функциональные возможности и, следовательно, область применения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства эа счет воспроизведения кривых ползучести деформации и релаксации напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования реологиче1755301 ских характеристик материала, содержащее первый сумматор, интегратор, блок умножения и блок выделения модуля, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход первого сумматора соединен с 5 входом блока выделения модуля и с входом интегратора, введены второй и третий сумматоры, три инвертора и интегросумматор, выход которого через первый инвертор подключен к первому входу первого сумма- 10 тора, выход которого соединен с первым входом интегросумматора, второй вход которого подключен к выходу блока умножения, выход второго сумматора является выходом истинного напряжения материала устройства и со- 15 единен с вторым входом первого сумматора, третьим входом ичтегросумматора и входом второго инвертора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом 20 блока-умножения, выход интегратора является выходом относительной деформации устройства и подключен к второму входу третьего сумматора, к первому входу второго сумматора и входутретьегоинвертора, выход 25 которого соединен с четвертым входом интегросумматора, второй вход второго сумматора является входом задания параметра нагружения устройства.

На чертеже представлена схема пред- 30 лагаемого устройства, Устройство содержит первый 1, второй

2 и третий 3 сумматоры, первый 4, второй 5 и третий 6 инверторы, интегратор 7, интегросумматор 8; блок 9 умножения и блок 10 35 выделения модуля, Каждый из блоков выделения модуля может быть выполнен, например, на сумматоре, инверторе и двух диодах, Устройство имеет информационный 40 вход по сигналу параметра нагружения материала E(t), первый выход по сигналу истинного напряжения материала оц (t) и второй выход по сигналу относительной деформаци e (t), 45

В процессе моделирования сигнал параметра нагружения материала E(t) с входа устройства поступает на второй вход с коэффициентом передачи К22 второго сумматора

2, на первый вход с коэффициентом переда- 50 чи К2< которого подают сигнал с выхода интегратора 7. Этот выход служит вторым выходом устройства по сигналу относительной деформации e(t), С выхода второго сумматора 2, я вля юще гося первым выходом 55 устройства по сигналу истинного напряжения с4 (t) сигнал поступает на второй вход с коэффициентом передачи Ка первого сумматора 1, на первый вход с коэффициентом передачи К11 которого подают через перви инвертор 4 сигнал с выхода интегросумма тора 8, соответствующий разности au(t)-оЬ (t). где оЬ (t) = и r. (t) — истинное напряжение внутреннего вязкого трения материала. При коэффициентах Кц = K<2, по величине обратно пропорциональных коэффициенту вязкости и материала, на выходе первого сумматора 1 получают сигнал скорости относительной деформации e(t), который подают на вход блока 10 выделения модуля, вход интегратора 7 и первый вход с коэффициентом передачи Ка интегросумматора 8, на третий вход с коэффициентом передачи Кэз которого поступает сигнал о, (t)

Сигнал c(t) с выхода интегратора 7 через третий инвертор 6 поступает на четвертый вход с коэффициентом передачи Кщ интегросумматора 8 и на второй вход с ко-, эффициентом передачи Кз2 третьего сумма- тора 3, на первый вход с коэффициентом передачи Кз1 которого подают через второй инвертор 5 сигнал ou (t) с выхода второго сумматора 2. Сигнал разности Кз2 e(t) — Кз1

o (t) с выхода третьего сумматора 3 поступает на вход блока 9 умножения, на другой вход которого подают сигнал, соответствующий модулю скорости деформации I e(t) I, с выхода блока 10 выделения модуля.

Сигнал произведения J.K з2 е(с) - Кз tT> (tgx х I e (t) I подают на второй вход с коэффициентом передачи Кэ2 интегросумматора 8, на выходе которого получают сигнал разности напряжений сг (t) -ab (t)

В результате устройство воспроизводит реологические характеристики материала с учетом предыстории нагружения, описываемые системой уравнений состояния материала:

Cru (t) = К22 E(t) — К21 Я (t); Е (t) = f Е (t) Ф (t) = К12 Gu (t) K11(Ou (t) тЬ ()) =

- K < ou(t);

Ял (t) W (t) = f C«е (t) - К83 % (t) +

+ Кв2 (Кз2 e (t) - Кз1 ou (t)) (t) I +

+ Кэ4 e ()}dt, где Кц - коэффициенты передачи опера- ционных блоков i по их соответствующим входам J, характеризующие форму во с и рои з водим ых петель гистереэиса циклических диаграмм нагружения и кривых ползучести деформации и релаксации напряжения.

8 случае K2t - О, когда о„(t) = К22 Е (t). воспроизводимые устройством реологические характеристики соответствуют режиму мягкого нагружения, при nu(t) < Kz>r(t) =

1755301

4 е;i<) . Составитель Г. Трель

Техред M. Моргентал

Редактор М, Циткинэ

Корректор M. Петрова

Заказ 2895 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

= Кг2 Е (t) — режиму практически жесткого которого через первый инвертор подключен нагружения, а в промежуточных случаях — к первому входу первого сумматора, выход режиму промежуточного (между мягким и которого соединен с первым входом интегжестким режимами) иагружения материа- . росумматора, второйвходкоторогоподклюла. 5 чен к выходу блока умножения, выход второго сумматора является выходом истинФ о р м у л а и з о б р.е т е н и я, ного напряжения материала устройсгва и

Устройство для моделирования реоло- соединен с вторым входом первого суммагических характеристик материала, содер- . тора, третьим входом интегросумматора и жащее первый сумматор, интегратор, блок 10 входом второго инвертора, выход которого умножения и блок выделения модуля, выход подключен к первому входу третьего суммакоторого подключен к первому входублока тора, выход которого соединен с вторым умножения, выход первого сумматора сое- входом блока умножения, выход интегратодинен с входом блока выделения модуля и ра является выходом относительной дефорс входом интегратора, о т л и ч а ю щ е е - 15 мации устройства и подключен к второму с я тем, что, с целью расширения функци- входу третьего сумматора, к первому входу ональных возможностей устройства за второго сумматора и входу третьего инверсчет воспроизведения кривых ползучести тора, выход которого соединен с четвертым деформации и релаксации напряжения, в входом интегросумматора, второй вход втонего введены второй и третий сумматоры, 20 рого сумматора является входом задания три инвертора и интегросумматор, выход параметра нагружения устройства.