Установка для визначення коефіцієнта демпфування і динамічної жорсткості при згинних коливаннях зразка

Установка для визначення коефіцієнта демпфування і динамічної жорсткості при згинних коливаннях зразка, яка містить захват для закріплення досліджуваного зразка і координатний фотоприй 34135 жорсткості. Задача вдосконалення установки вирішується тим, що вона додатково оснащена джерелом світла і координатним фотоприймачем, встановленими поза столом, і діафрагмою, закріпленою на вільному торці зразка, причому центри отвору діафрагми, вертикальної площини входу координатного фотоприймача і світлового пучка знаходяться на оптичній осі, яка паралельна поздовжній осі зразка і лежить разом з нею в горизонтальній площині. Отвір діафрагми в процесі коливань формує на вході нерухомого координатного фотоприймача рухомий слід світлового пучка і забезпечує синусоїдальний вихідний сигнал, прямопропорціональний зміщенню кінця зразка. Лінійну залежність між електричним сигналом і зміщенням забезпечує круговий отвір в діафрагмі; синусоїдальну форму сигналу забезпечує зміщення отвору в межах сліду світлового пучка на діафрагмі. Безконтактний метод вимірювання амплітуд виключає вплив приєднаної маси кабеля і демпфування в ньому на досліджувані характеристики матеріалів. На фігурі показана принципова схема установки. Установка створена на базі електродинамічного вібростенда і, крім нього, містить: захват 1 для закріплення досліджуваного зразка 2, діафрагму 3, закріплену на вільному торці зразка, два координатні фотоприймачі 4 і джерела монохроматичного світла 5, блок реєстрації 6. Захват 1 разом з координатним фотоприймачем закріплені на столі 7 електродинамічного вібратора. Другий координатний фотоприймач і джерела світла встановлені нерухомо поза столом. В статичному стані центральні промені світлових пучків джерел (оптичні осі) перпендикулярні до вертикальних площин входів координатних фотоприймачів і отвору діафрагми, і проходять через їх центри, причому оптична вісь, що проходить через центр отвору діафрагми 3, паралельна поздовжній осі зразка 2 і лежить разом з нею в горизонтальній площині. Тому координатні фотоприймачі не видають електричних сигналів. Діаметри слідів світлових пучків на вертикальних площинах входів координатних фотоприймачів більші за розмах коливань стола 7 і діафрагми 3, відповідно. Діаметр концентричного кільцевого сліду на діафрагмі 3 такий, що при коливаннях отвір діафрагми не виходить за його межі. Розміри слідів забезпечуються відповідними довжинами світлових пучків і відстанню між діафрагмою 3 і фотоп риймачем 4. Як джерела світла, застосовані лазери газові, атомарні (гелій-неонові), одномодові. Установка працює в такий спосіб. Електродинамічним вібростендом збуджуються усталені коливання стола 7 і поперечні коливання зразка 2 з необхідними амплітудами і частотою. В процесі коливань координатні фотоприймачі 4 видають електричні сигнали прямопропорціональні амплітудам стола 7 і кінця зразка, бо координатний фотоприймач, встановлений на столі 7, рухається відносно нерухомого кругового сліду світлового пучка на його вході, а на вході нерухомого координатного фотогриймача рухається круговий слід, сформований отвором діафрагми 3. Блок реєстрації 6 вимірює величини електричних сигналів, кут зсуву фаз між ними і частоту коливань. Коефіцієнти пропорціональності амплітуд коливань величинам аналогових сигналів координатних фотоприймачів встановлюються таруванням. Коефіцієнт демпфування C і динамічну жорсткість K зразка, які залежать від знайдених і виміряних величин, знаходять із теоретичних залежностей, одержаних в рамках моделі в'язкого демпфування коливань системи з одним ступенем вільності: C=m w sin j a 0 / a + a / a0 - 2 cos j , K=m w 2 (a / a 0 - cos j ) a 0 / a + a / a 0 - 2 cos j , де m - приведена маса робочої частини зразка, кг; w - колова частота коливань зразка, с-1; a0 - амплітуда синусоїдальних коливань сто лу вібратора; a - амплітуда синусоїдальних коливань вільного кінця зразка; j - кут зсуву фаз між переміщеннями столу вібратора і вільного кінця зразка. Установка підвищує точність визначення коефіцієнта демпфування і динамічної жорсткості матеріалів при поперечних коливаннях зразків, а також дозволяє вивчати амплітудно-залежне демпфування в матеріалах. 2 34135 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3