Мехатронный модуль для определения упругих характеристик спирально-анизотропных тел
Исследование напряженно-деформированного состояния криволинейно-анизотропных тел. Структурная схема мехатронного модуля. Реализация в мехатронном модуле опытов по определению упругих характеристик гибких кабелей с максимальной степенью автоматизации.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.03.2018 |
| Размер файла | 100,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Мехатронный модуль для определения упругих характеристик спирально-анизотропных тел
Резников Станислав Сергеевич,
аспирант Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики
Для многих анизотропных материалов экспериментальные значения упругих характеристик пока не определены, и это сдерживает внедрение теоретических разработок в расчетную практику. В особенности это касается непрерывно-неоднородных материалов, когда упругие коэффициенты в уравнениях обобщенного закона Гука являются непрерывными функциями координат. Такого рода анизотропия наблюдается в анизотропных материалах, прошедших термическую обработку или приобретших непрерывную неоднородность вследствие несовершенной технологии.
Большой интерес с теоретической точки зрения и с точки зрения практических приложений имеет направление исследований напряженно-деформированного состояния криволинейно-анизотропных тел. Одним из важных, но мало изученных типов криволинейно-анизотропных тел является спирально-анизотропное тело (САТ - далее для краткости будем использовать это сокращение).
Такие конструкции как пряжи, канаты геометрически эквивалентны, если иметь в виду их спиральную структуру. При всем различии механические свойства этих конструкций определяются геометрией расположения отдельных волокон и, прежде всего, шагом скрутки, а также упругими свойствами материала составных элементов конструкций [1].
Для решения поставленной задачи будем использовать аналитические зависимости угловых и линейных перемещений от внешних силовых факторов [2].
Здесь E*1, G*1, н*1 - интегральные упругие постоянные спирально-анизотропного стержня; m*=2 G*1 / E*1; б0 -угол подъема витков; e-относительное удлинение вдоль оси; и - относительный угол закручивания вокруг оси z.
На структурной схеме (рис. 1) указаны все элементы, имеющиеся в разработанном устройстве.
Рис. 1 Структурная схема мехатронного модуля
Управление мехатронным модулем осуществляется с обычного персонального компьютера после установки необходимого программного комплекса. Существует два алгоритма проведения экспериментальных исследований: первый заключается в наличии возможности поворачивать один конец стержня на определенный угловой шаг, который предварительно устанавливается в окне программы. При этом пьезо датчик фиксирует величину удлинения и возникающее осевое усилие. Второй алгоритм подразумевает в качестве входного параметра для проведения исследования не изменение угла, а изменение прикладываемого крутящего момента. Полученные в результате эксперимента данные используются в приведенной выше системе уравнений, которая позволяет рассчитать упругие модули САТ.
В данном устройстве реализуется схема испытания «стесненное кручение», что позволяет уменьшить число неизвестных в указанной системе уравнений. Для реализации запрета на поворот второго конца стержня используется мембрана, которая обладает значительной крутильной жесткостью. Края мембраны закреплены в корпусе. Таким образом, другой конец стержня имеет возможность только линейно перемещаться.
Программа имеет возможность фиксировать серии проводимых опытов, что позволяет осуществлять построение гистограмм. Все полученные данные (экспериментальные и расчётные) сохраняются в удобных для дальнейшей обработки форматах, например в пакете прикладных программ MATLAB.
Поскольку в любых опытных данных неизбежно присутствуют случайные погрешности, то к задаче определения интегральных жесткостных характеристик гибких кабелей возможно применение вероятностного подхода и решать ее следует с использованием теории вероятностей и математической статистики. мехатронный модуль анизотропный упругий
Разработанный прибор позволяет реализовать необходимые опыты по определению упругих характеристик гибких кабелей с максимальной степенью автоматизации: необходимо только закрепить испытуемый образец и запустить программу с предварительно установленными параметрами эксперимента.
Литература
1. Мусалимов В.М., Соханев Б.В., Мокряк С.Я. Элементы механики кабельных конструкций. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1981. 120 с.
2. Резников С.С. Численный анализ основных уравнений статики спирально-анизотропных стержней. //Научно-технический вестник Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики. Выпуск 28. Задачи механики и проблемы точности в приборостроении. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. С. 17-23.
3. Пат. 2317535 Российская Федерация, МПК7 G01N3/08. Устройство для испытания анизотропных стержней / Мусалимов В.М., Ноздрин М.А., Петрищев М.С., Резников С.С., Бондарец А.В. (Россия), Цейтнер Й. (Германия); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики". № 2006128830/28; заявл. 08.08.06 ; опубл. 20.02.08, Бюл. № 5. 7 с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Теория напряженно-деформированного состояния в точке тела. Связь между напряженным и деформированным состоянием для упругих тел. Основные уравнения и типы задач теории упругости. Принцип возможных перемещений Лагранжа и возможных состояний Кастильяно.
реферат [956,3 K], добавлен 13.11.2011Изучение характеристик модели, связанных с инфильтрацией воздуха через материал. Структура материалов тела. Анализ особенностей механизма диффузии. Экспериментальное исследование диффузии, а также методика расчета функции состояния системы с ее учетом.
научная работа [1,3 M], добавлен 11.12.2012Рассматриваются особенности расчета напряженно-деформированного состояния воздухоопорной оболочки методами теории открытых систем (OST) и методами безмоментной теории оболочек (MTS). Сравнение результатов данных расчетов с экспериментальными данными.
контрольная работа [849,2 K], добавлен 31.05.2012Аспекты теории динамической устойчивости упругих систем. Изгибная форма, возникающая в стержне при приложении к его торцу внезапной нагрузки. Описание динамических эффектов модельными уравнениями. Параметрическое приближение, учет "волны параметра".
статья [141,6 K], добавлен 14.02.2010Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Закон сохранения импульса и сохранения момента импульса. Физический смысл соударения упругих и неупругих тел. Практическое применение физического явления соударения тел. Механический метод разрушения пород.
контрольная работа [240,4 K], добавлен 16.09.2013Возможность неучёта упругих связей при минимальной жесткости. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка двигателя по скорости, приведение маховых моментов к его оси, выбор редуктора. Расчет сопротивления и механических характеристик, переходных процессов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.11.2013Изучение последовательности построения рабочей зоны исследуемого мехатронного устройства. Решение прямой и обратной задачи кинематики манипулятора. Составление уравнений Лагранжа. Расчет обобщенных сил, моментов инерции и кинетической энергии звеньев.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 24.06.2012- Распространение плоских, гармонических по времени, упругих акустических волн в периодичном волноводе
Волновые явления в периодических слоистых волноводах. Создание приложения, моделирующего процесс распространения плоских, гармонических по времени, упругих акустических волн в периодическом волноводе. Метод Т-Матриц для периодического волновода.
курсовая работа [910,2 K], добавлен 30.06.2014 Характеристика двойного лучепреломления в естественных анизотропных средах. Расчет показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси. Схема установки для исследования эффекта Керра в жидкостях.
презентация [815,5 K], добавлен 14.12.2015Схемы измерения характеристик силовых трансформаторов. Значения коэффициентов для пересчета характеристик обмоток и масла. Перевернутая (обратная) схема включения моста переменного тока. Порядок определения влажности изоляции силовых трансформаторов.
лабораторная работа [721,5 K], добавлен 31.10.2013Диэлектрические параметры и поляризация. Теория среднего поля, моделирование молекул. Плотность энергии слабых связей на границе раздела твердых сред в теории Ландау-де Жена. Реализация метода конечных элементов. Время и гидродинамическое моделирование.
реферат [994,3 K], добавлен 23.12.2013Расчет оценок вероятностных характеристик. Создание средств автоматизации расчета характеристик надежности систем-трехполюсников. Формирование и реализация программы в среде Pascal, позволяющая рассчитать вероятность надежности функционирования.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.10.2013- Вариант определения напряженно-деформированного состояния упругого тела конечных размеров с трещиной
Изучение процесса разрушения твердых тел при распространении трещины. Возникновение метода конечных элементов. Введение локальной и глобальной нумерации узлов. Рассмотрение модели трещины в виде физического разреза и материального слоя на его продолжении.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 26.12.2014 Исследование вольтамперных характеристик диодов, снятие характеристик при различных значениях напряжения. Аппроксимация графиков вольтамперных характеристик диодов, функции первой и второй степени, экспоненты. Исходный код программы и полученные данные.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 24.07.2012Характеристика оптически анизотропных сред, их признаки и структура. Двойное лучепреломление. Методика получения поляризованного света и явление его интерференции. Факторы и условия, влияющие на протекание данных процессов, их значение и обоснование.
презентация [240,5 K], добавлен 17.01.2014Исследование частотных и переходных характеристик линейной электрической цепи. Определение электрических параметров ее отдельных участков. Анализ комплексной передаточной функции по току, графики амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик.
курсовая работа [379,2 K], добавлен 16.10.2021Сущность и порядок внедрения экспериментального метода построения частотных характеристик для сложного объекта автоматического регулирования, его особенности и расчеты. Применение аппаратных средств определения амплитудно-фазовых характеристик звеньев.
лабораторная работа [399,5 K], добавлен 26.04.2009Расчет напряженно-деформированного состояния ортотропного покрытия на упругом основании. Распределение напряжений и перемещений в ортотропной полосе на жестком основании. Приближенный расчет напряженного состояния покрытия из композиционного материала.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 13.12.2016Расчет электрических и рабочих характеристик, однофазная схема замещения дуговой сталеплавильной печи. Электрические характеристики дуговой установки на 19 ступени. Результаты расчетов электрических и рабочих характеристик, выполненные в Microsoft Excel.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 22.05.2015Общая характеристика малоразмерных наночастиц (кластеров). Методы расчетного определения характеристик наночастиц. Описание программных средств. Расчет характеристик металлических кластеров: структура и запас энергии, термодинамические функции наночастиц.
курсовая работа [562,3 K], добавлен 06.05.2012
