Устройство для реализации бесконтактного воздействия подвижных нагрузок на конструкцию

 

Изобретение относится к области испытаний , предназначено для демонстрации действия локальных подвижных нагрузок на тонкостенные цилиндрические оболочки малой жесткости, выполненные как из металла , так и из неметаллических материалов . Цель изобретения - приближение условий нагружения к натурным. Сущность изобретения: для обеспечения бесконтактного воздействия на тонкостенную цилиндрическую оболочку подвижных локальных нагрузок, перемещающихся вдоль ее направляющей , система силового воздействия выполнена в виде нагружающей тонкостенной металлической цилиндрической оболочки 4, подключенной к электростатическому генератору 15, являющейся источником радиального электрического поля и расположенной внутри испытуемой конструкции 1 соосно с ней, а также подвижного в окружном направлении экрана 2, представляющего собой тонкостенную металлическую цилиндрическую оболочку с окнами - вырезами 3, размещенную между нагружающей и испытываемой оболочками с зазором соосно с ними. Силовое воздействие обусловлено электростатическим притяжением , действующим на испытываемую конструкцию со стороны нагружающей оболочки . При этом, поскольку между источником поля и испытываемой конструкцией расположен экран с фигурными вырезами - окнами, то электрическое поле оказывает силовое воздействие лишь на часть поверхности конструкции, расположенной непосредственно перед окнами экрана. Подвижность экрана в окружном направлении , приводимом во вращательное движение электродвигателем, снабженным системой регулирования оборотов, приводит к перемещению локальных зон силового воздействия электрического поля вдоль направляющей испытываемой оболочки. 2 ил. Ј 00 N3 VI СЛ О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sijs G 01 М 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823349/23 (22) 07.05.90 (46) 15.07,93. Бюл. М 26 (72) Е, Н. Вышегородцев (56) В.С,Постников "Внутреннее трение в металлах". Москва, Металлургия, 1974, стр.

22-23.

Патент СССР

hk 13912, кл, Н 04 P 19/02, 1930.

СССР a.c. t+ 1367032, кл. G 09 В 23/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВОДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ БЕСКОНТАКТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНЫХ НАГРУЗОК НА КОНСТРУКЦИЮ (57) Изобретение относится к области испытаний, предназначено для демонстрации действия локальных подвижных нагрузок на тонкостенные цилиндрические оболочки малой жесткости, выполненные как из металла. так и из неметаллических материалов, Цель изобретения — приближение условий нагружения к натурным. Сущность изобретения: для обеспечения бесконтактного воздействия на тонкостенную цилинд-. рическую оболочку подвижных локальных нагрузок. перемещающихся вдоль ее направляющей, система силового воздействия выполнена в виде нагружающей

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для демонстрации действия локальных подвижных нагрузок на тонкостенные цилиндрические оболочки малой жесткости, выполненные как из металла, так и из немвталлических материалов (стеклопластик, ор„„50„„1827564 А1 тонкоатенной металлической цилиндрической оболочки 4, подключенной к электростатическому генератору 15, являющейся источником радиального электрического поля и расположенной внутри испытуемой конструкции 1 соосно с ней, а также подвижного в окружном направлении экрана 2, представляющего собой тонкостенную металлическую цилиндрическую оболочку с окнами — вырезами.З, размещенную между нагружающей и испытываемой оболочками с зазором соосно с ними. Силовое воздействие обусловлено электростатическим притяжением, действующим на испытываемую конструкцию со.стороны нагружающей оболочки. При этом, поскольку между источником поля и испытываемой конструкцией . расположен экран с фигурными вырезами— окнами, то электрическое поле оказывает З силовое воздействие лишь на часть поверхности конструкции. расположенной непосредственно перед окнами экрана.

Подвижность экрана в окружном направлении, приводимом во вращательное движение электродвигателем, снабженным системой регулирования оборотов, приво- ь дит к перемещению локальных зон силового воздействия электрического Поля вдоль направляющей испытываемой оболочки. 2 ил. гаиоппастик и т.n.), и может быть использовано s учебном процессе при изучении курсов сопротивления материалов и строительной механики.

Целью изобретения является приближение условий нагружения к натурным за счет обеспечения безконтактного воздейст1827564 вия на тонкостенную цилиндрическую оболочку подвижных локальных нагрузок, перемещающихся вдоль ее направляющей, На фиг. 1 изображены основные элементы и кинемэтическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — пример выполнения вырезов-окон в экране.

Устройство содержит испытуемую кон-. струкцию — тонкостенную цилиндрическую оболочку 1; подвижный в окружном направлении экран 2 с фигурными вырезами — окнами 3, нагружэющую оболочку 4, которые через диафрагмы 5, выполненные из диэлектрического материала, жестко связана с. несущим. стержнем 6, закрепленным одним 15 концом на неподвижной опоре 7, а другим концом подвижно опирающимся на внут-реннюю поверхность втулки 8, соединенной с валом 9 электродвигателя 10.

Экран с одной-стороны опирается своей 20 боковой поверхностью на ролики 11, обеспечивающие sro подвижность в. окружном направлении. а с другой стороны связан с . рамой 12, предназначенной для передачи крутящего момента с sane электродвигателя 25 на экран.

К источнику питания 13 электродвигатель подключен через систему регулирования оборотов 14. .Нагружающая оболочка 4 соединена с 30 электростатическим генератором 15 через . регулятор заряда 16.

Величина заряда нвгружающей оболочки, являющейся источником .радиального электрического поля, контролируется элект- 35 рометром 17.

Регистрация деформаций испытуемой оболочки осуществляется путем съема информации с датчиков деформации {тензо. датчиков), установленных на наружной 40 поверхност и оболочки 1 (не показаны), На .фиг. 2 показан пример. выполнения фигурного выреза окна 2 в экране 3. расположенном между нагружающей оболочкой 4 и испытуемой конструкцией 1.,45

Позицией 5 (фиг, 2) показана локальная зона нагружения испытуемой конструкции силами электростатического .притяжения, обусловленными действием электрического поля (7 — вектор электрического поля). 50

Устройство работает следующим обрезом.

Изменяя с помощью элЕктростэтического генератора 15 и регулятора заряда 16 величину заряда нагружающей оболочки 4 и ориентируясь по показаниям тензодатчиков. установленных на наружной поверхности испытуемой конструкции, достигают необходимой величины ее статического накружения. При этом, поскольку между нагружающей оболочкой и испытуемой конструкцией расположен металлический экран с окнами 3, то силы электростатического притяжения действуют только на части поверхности испытуемой конструкции, расположенной непосредственно перед окном экрана (фиг, 2), что приводит таким образом к локальному нагружению конструкции.

Подвижный экран 2 приводят в движение и устанавливают необходимую угловую скорость вращения с помощью электродвигателя 10 и системы регулирования оборотов электродвигателя 14. Устанавливаемая угловая скорость вращения подвижного экрана 2 определяется требуемой скоростью перемещения локальных нагрузок, В процессе испытаний величину локальных нагрузок поддерживают на требуемом уровне за счет стабилизации заряда нагружающей оболочки 4 с помощью электростатического генератора 15, регулятора заряда

16 и электрометра 17.

Величину напряженно-деформированного состояния конструкции при действии подвижных локальных нагрузок оценивают по показаниям тенэодатчиков.

Закон распределения нагрузки по по.верхности испытуемой конструкции определяется размером и формой фигурных вырезов-окон экрана, а величина нагрузки зависит от напряженности электрического .поля на внутренней поверхности испытуемой конструкции.

Соотношение между величиной зазора

Между оболочками и размерами окон на достижение цели изобретение не влияет.

Г3олезным эффектом, получаемым при использовании этого устройства, является устранение искажения динамических характеристик конструкции, обусловленных механическим контактом между испытуемой конструкцией и нагружающим устройством (поскольку в данном случае нагружение бесконтактна), что позволяет более корректно оценить воздействие подвижной нагрузки, повысить. точность определения критических скоростей перемещения нагрузки.

Известные автору устройства, реализующие безконтактный способ возбуждения колебаний конструкций, в частности, за счет электростатического воздействия не позволяют обеепечить воздействие на конструкцию локальных подвижных нагрузок.

Известные же устройства для испытаний . оболочечных конструкций на действие подвижных локальных нагрузок предполагают либо .наличие механического константа между испытуемой конструкцией и возбудителем, либо наличие некоторой газовой, в частности воздушной среды. посредством

1827664

Фиг. 2 которой осуществляется воздействие на конструкцию. . Изобретение позволяет обеспечить одновременно и подвижность локальной нагрузки и бесконтвктность ее воздействия на оболочечную конструкцию.

Формула изобретения устройство для реализации бесконтактного воздействия подвижных нагрузок на конструкцию, преимущественна тонкостенную цилиндрическую оболочку, содержащее систему силового воздействия на оболочку со средствами регулирования усилия. скорости и ускорения перемещения локальных нагрузок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью приближения условий нагружения к натурным, система силового воздействия на оболочку выполнена в виде

5 нагружвющей тонкостенной цилиндрической оболочки, подключенной к электростатическому генератору через регулятор заряда и установленной внутри испытуемой оболочки соосно с ней. и подвижного в ок10 ружном направлении экрана, выполненного в виде размещенного между нагружающей и испытуемой оболочками с зазором соосно с ними тонкостенной металлической цилиндрической оболочки с окнами-вырезами.