Устройство для статических испытаний конструкции на прочность

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для статических испытаний на прочность натурных конструкций. Цель изобретения - повышение точности за счет проведения измерений напряжений непосредственно после затухания переходных процессов. Каждый из каналов нагружения элементов конструкции 8 содержит силовозбудитель 1 с исполнительным органом 2, усилительнопреобразовательный блок (Б) 6. связанный с органом 2, схему 5 сравнения, выход которой соединен с Б 6, задатчик 3 и датчик (Д) 4 усилий, соединенные с входами схемы 5. Со всеми каналами соединены Д 7 напряжений , связанные с элементами конструкции 8. измерительная система 9, связанная с Д 4,7, программный Б 10, выходы которого связаны с задатчиком 3, Б 11 аварийной защиты, эходы которого соединены с выходами схем 5 и Д 4, а выходы - с исполнительными органами 2, и анализатор 12 сигналов Д напряжений и рассогласования в каналах нагружения, выходы которого связаны с командными входами системы 9 и Б 10, 11 Приведен вариант выполнения анализатора 12, основанный на вырабатывании команд на регистрацию показаний Д 4 и 7 и переход к следующей реперной точке нагружения после совпадения трех последовательных замеров от Д 4,7 и схем 5. По команде Б 10, преобразуемой задатчиками 3, Б 6 и исполнительными органами 2, силовозбудители 1 нагружают элементы конструкции 8 После завершения переходных процессов в конструкции 8 и системе нагружения анализатор 12 выдает команду системе 9 на регистрацию напряжений и усилий и Б 10 на переход к следующей реперной точке нагружения 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С о СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)э G 01 N 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724647/28 (22) 26.06.89 (46) 23.05,91. Бюл. N. 19 (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя СССР (72) В,И.Литвак (53) 620,178,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 864052, кл, 6 01 N 3/36, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИИ НА ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для статических испытаний на прочность натурных конструкций. Цель изобретения — повышение точности за счет проведения измерений напряжений непосредственно после затухания переходных процессов.

Каждый из каналов нагружения элементов конструкции 8 содержит силовозбудитель 1 с исполнительным органом 2, усилительнопреобразовательный блок (Б) 6,.связанный с органом 2, схему 5 сравнения, выход которой соединен с Б 6, задатчик 3 и датчик (Д)

4 усилий, соединенные с входами схемы 5, Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для статических испытаний на прочность натурных конструкций.

Цель изобретения — повышение точности засчет проведения измерений напряжений непосредственно после затухания переходных процессов.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для статических испытаний конструкций на прочность; на фиг.2 — блок-схема анализатора сигналов датчиков напряжений в

„„ 4 „„1651145 А1

Со всеми каналами соединены Д 7 напряжений, связанные с элементами конструкции

8. измерительная система 9, связанная с Д

4,7, программный Б 10, выходы которого связаны с задатчиком 3, Б 11 аварийной защиты, входы которого соединены с выходами схем 5 и Д 4, а выходы — с исполнительными органами 2, и анализатор 12 сигналов

Д напряжений и рассогласования в каналах нагружения. выходы которого связаны с командными входами системы 9 и Б 10, 11, Приведен вариант выполнения анализатора

12, основанный на вырабатывании команд на регистрацию показаний Д 4 и 7 и переход к следующей реперной точке нагружения после совпадения трех последовательных замеров от Д 4,7 и схем 5. По команде Б 10, преобразуемой задатчиками 3, Б 6 и Mcllo/lнительными органами 2, силовозбудители 1 нагружают элементы конструкции 8. После завершения переходных процессов в KOblcTрукции 8 и системе нагружения анализатор

12 выдает команду системе 9 на регистрацию напряжений и усилий и Б 10 на переход к следующей реперной точке нагружения. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. элементах испытуемой конструкции и рассогласований в каналах нагружения.

Устройство. содержит каналы нагруже. ния испытуемой конструкции с замкнутыми контурами управления. каждый из которых включает в себя силовозбудитель 1 (например, силовой гидроцилиндр); исполнительный орган 2 (например, электрогидравлический преобразователь); задатчик 3 усилий; датчик 4 усилий (например, тензодинамометрический). осуществляющий обратную связь в контуре управления: схему 5 сравнения сигналов

1651145 датчика 4 и задатчика 3 усилий, выходной сигнал которой (сигнал рассогласования) пропорционален отклонению фактического значения нагрузки от заданной; усилительно-преобразовательный блок 6, формирующий из сигнала рассогласования управляющий сигнал (например, по пропорционально-интегрально-дифференциальному закону), направляемый к входу исполнительного органа 2 (схема 5 сравнения сигналов и усилительно-преобразовательный блок 6 представляют собой регулятор нагрузок), Кроме того, устройство содержит общие для всех каналов нагружения датчики 7 напряжений в элементах испытуемой конструкции 8 (например, тензорезисторные). число которых в общем случае не зависит от количества каналов нагружения; измерительную систему 9, к входу которой подключены датчики напряжений 7 и усилий 4; программный блок 10, управляющий работой задатчиков 3 усилий каналов нагружения; блок 11 аварийной защиты; анализатор 12 сигналов датчиков 7 напряжений и рассогласований в каналах нагружения для определения момента окончания переходных процессов в испытуемой конструкции 8 и системе нагружения, входами связанный с выходами датчиков 7 напряжений и схем 5 сравнения, а выходами — с командными входами программного блока 10, измерительной системы 9 и блока 11 аварийной защиты (в общем случае к анализатору могут быть подключены не все датчики 7 напряжений, а только некоторые из них, позволяющие с необходимой достоверностью контролировать переходные процессы в испытуемой конструкции), f

Анализатор 12 с датчиками 7 напряжений, схемами 5 сравнения и измерительной системой 9 образует замкнутый контур управления процессом определения статических прочностных характеристик испытуемой конструкции 8 (система управления с путевым контролем).

В качестве программного блока 10 используется многоцепное реле времени или

ЭВМ. При этом, наряду с функцией управления задатчиками 3 усилий. ЭВМ может участвовать в решении и других задач. связанных со снятием, обработкой, регистрацией и хранением данных для прочностных статических характеристик.

В качестве измерительной системы 9 могут служить различные многоканальные двухкоординатные самописцы, информационно-измерительные системы и пр.

Показания датчиков 4 и 7 могут заносится в память ЭВМ и по данным. полученным в результате их обработки в ЭВМ (в случае, например, статической обработки данных, полученных при многократном прохождении реперных точек), статическая характеристика строится в графопостроителе под

5 управлением ЭВМ, выводится на буквенноцифровой дисплей, алфавитно-цифровое печатающее устройство и др, блок 11 аварийной защиты строится по стандартным схемам. К блоку 11 подключается не только выход анализатора 12, но и другие элементы (в частности, датчики усилий 4 и схемы сравнения 5 и не показанные на черетеже датчики повреждений испытуемой конструкции и др.), контролирующие как

15 исправность и нормальное функционирование элементов устройства для испытаний, так и состояние испытуемой конструкции.

На фиг.2 представлена блок-схема одного из вариантов выполнения анализатора

20 12, вырабатывающего команду на регистрацию показаний датчиков 4 и 7 и переход к следующей реперной точке после совпадения трех последовательных замеров для каждого из контролируемых напряжений в

25 данной реперной точке, производимых с установленной периодичностью при достаточно точном совпадении фактических нагрузок

-с заданными значениями во всех каналах нагружения (т.е. при достаточно малых рассог30 ласованиях в каналах нагружения). Выбор количества замеров, равного трем, обусловлен тем, что зто минимальное число, при котором можно пытаться исключить влияние случайных погрешностей (выбросов) при из35 мерениях, Измерительно-логическая система анализатора 12 при таком числе измерений сравнительно проста, Анализатор 12 выполнен с цифровой схемой сопоставления показаний последовательных измерений и включает в себя генератор 13 непрерывной последовательности импульсов (тактовый генератор). определяющий периодичность производимых измерений (скорость опроса); блок 14 конт45 роля сигналов рассогласования каждого иэ каналов нагружения испытуемой конструкции, содержащий нуль-индикаторы 15 сигналов рассогласования в каналах с формирователями 16 сигналов уровня логи50 ческого состояния (например, логической единицы), соответствующего срабатыванию нуль-индикаторов 15. и схему 17 совпадений срабатываний нуль-индикаторов l5: однотипные блоки 18 контроля сигналов

55 датчиков 7 напряжений, каждый иэ которых содержит регистры 19-21, в которые заносятся цифровые коды величин напряжений, полученные в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 22 датчика

7 в результате последовательных

1651145 нагружения в функции времени, Программа. 55 определяет скорость изменения нагрузок при переходе от одной реперной точки к другой, значения нагрузок в реперных точках, количество реперных точек в рабочем диапазоне изменения нагрузок, число произмерений с последовательной перезаписью кодов из одного регистра в другой по командам генератора 13; вычислители 23—

25 разностей кодов каждой из пар регистров 19-21; нуль-индикаторы 26, подключенные к выходу каждого из вычислителей 23 — 25; формирователи 27 сигналов уровня логического состояния, соотве:ствующего срабатыванию нуль-индикаторов 26; схему 28 совпадения срабатываний нульиндикаторов 26; схему 29 совпадений, на выходе которой при срабатывании схем 17, 28 совпадений всех блоков 14, 18 контроля появляются сигналы для открытия доступа информации от датчиков 4, 7 к измерительным входам системы 9 и регистрации показаний в данной реперной точке и для действия на командный вход программного блока 10, обеспечивающего переход в следующую реперную точку с задержкой, достаточной для завеошения процесса регистрации показаний; счетчик 30 импульсов от момента получения команды на переход к реперной точке до момента завершения измерений в этой реперной точке, воздействующий на блок 11 аварийной защиты по шине сигнала о переполнении при росте длительности затухания переходных процессов в испытуемой конс-:.рукции 8 и системе нагружения, свидетельствующем о его неисправности (шина "Сброс" счетчика 30 связана с выходом схемы 29 совпадения).

Принципиально в анализаторе можно обойтись без схем совпадений 17, 28, если формирователи 16 и 27 подключить непосредственно к схеме 29 совпадений, выполненной с соответствующим числом входов.

Анализатор 12 может выполняться не только с цифровой схемой сопоставления показаний, но и с аналоговой.

Устройство работает следующим образом.

Процесс определения прочностных статических характеристик состоит в последовательном измерении возбуждаемых во всех каналах нагрузок при переходе от одной реперной точки к другой с регистрацией показаний датчиков 4 и 7 в моменты затухания переходных процессов в самой испытуемой конструкции 8 и в системе ее нагружения.

Перед началом работы устройства в программный блок 10 вводится программа изменения нагрузки в каждом из каналов

50 ходов диапазона нагрузок со статистической обработкой результатов измерений и др. Длительность выдержки в реперных точках определяется в ходе снятия характеристик продолжительностью переходных процессов в испытуемой конструкции и системе нагружения (команда об окончании выдержки для каждой реперной точки поступает от анализатора 12).

При включении устройства задатчиками

3 усилий под действием программного блока 10 выдаются задания для каналов нагружения, которые начинают нагружать испытуемую конструкцию 8 силами. соответствующими первой реперной точке. Одновременно начинает реботать анализатор

12. При достижении реперной точки сигналы задатчиков 3 усилий фиксируются ("замораживаются"). При каждом тактовом импульсе генератора 13 в регистр 19 для каждого из блоков 18 контроля сигналов датчиков 7 напряжений заносится код нового показания, а предыдущее показание из регистра 19 переписывается в регистр 20, а из регистра 20 — в регистр 21. В темпе, задаваемом герератором 13. производятся очередное считывание содержимого регистров 19 — 21 в вычислители 23 — 25 и сравнение между собой показаний. Одновременно в блоке 14 контролируются рассогласования во всех каналах нагружения. При совпадении с точностью, задаваемой настройкой нуль-индикаторов 26, трех последних показаний, записанных в регистрах 19 — 20 для каждого иэ блоков 18 контроля сигналов датчиков 7 и совпадении заданного и фактического значений нагрузок в каналах нагружения с точностью, задаваемой настройкой нуль-индикаторов 15, сигналы с выходов формирователей 27, 16 проходят в схемы 28, 17 совпадений, которые при этом срабатывают и обеспечивают срабатывание общей схемы 29 совпадений, выдающей команды для включения регистрации показаний датчиков 4 и 7 измерительной системой 9 и сброса показаний счетчика 30, С выдержкой времени, достаточной для завершения процесса регистрации, выдается также команда программному блоку 10 для перехода в следующую реперную точку. Нагрузка на испытуемую конструкцию 8 вновь меняется до тех пор, пока не будет достигнуто значение, соответствующее новой реперной точке, и т.д. Процесс продолжается до тех пор, пока не будут получены данные во всех реперных точках.

Если переходной процесс на одной из реперных точек затягивается вследствие неисправностей каналов нагружения, повреждений испытуемой конструкции 8 и т,д., то

1651145 это приводит к переполнению счетчика 30 и включению блока 11, сигнализирующего о нарушениях нормального хода измерений и останавливающего (путем воздействия на исполнительные органы 2) процесс испытаний (или инициирующего другие противоаварийные операции).

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения напряжений в элементах испытуемой конструкции в процессе снятия ее прочностной характеристики при минимизации времени, затрачиваемого на измерения; расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения контроля состояния испытуемой конструкции не только по параметрам прочностных статических характеристик, но также и по продолжительности переходных процессов в испытуемой конструкции и в системе нагружения; повысить степень автоматизации процесса измерений за счет автоматической установки минимально необходимой продолжительности ступени в реперной точке, при которой обеспечивается проведение измерений после затухания. переходных процессов в испытуемой конструкции и системе нагружения, Формула изобретения

1. Устройство для статических испытаний конструкции на прочность; содержащее несколько каналов нагружения, каждый из которых включает в себя силовоэбудитель с исполнительным органом, усилительнопреобразовательный блок, связанный с исполнительным органом, схему сравнения, выход которой соединен с усилительно-преобаазовательным блоком, задатчик и датчик усилий, соединенные с входами схемы сравнения, а также общие для всех каналов нагружен ия датчики напряжений, предназначенные для размещения на элементах конструкции, измерительную систему, связанную с датчиками напряжений и усилий, программный блок, выходы которого связаны с задатчиками усилий, и блок

5 аварийной защиты, входы которого соединены с выходами схем сравнения и датчиками усилий, а выходы — c исполнительными органами,отл ича ющ ее с я тем, что, с целью повышения точности за счет проведе10 ния измерений напряжений непосредственно после затухания переходных процессов, оно снабжено анализатором сигналов, входы которого связаны с датчиками напряжения и выходами схем сравнения, а выходы—

15 с командными входами измерительной системы, программного блока и блока аварийl ной защиты.

2. Устройство пои 1, о тл и ч а ю щ е е20 с я тем, что анализатор сигналов выполнен в виде генератора и счетчика импульсов, связанного с блоком аварийной защиты, блока контроля сигналов рассогласования для каждого канала нагружения, включаю25 щего в себя нуль-индикаторы, связанные со схемами сравнения, и схемы совпадений срабатываний нуль-индикаторов, блоков

-контроля датчиков напряжений, каждый иэ которых содержит связанные с генератором

30 и датчиками напряжений регистры по числу сравниваемых показаний датчиков, вычислители разностей кодов каждой иэ пар регистров, дополнительные нуль-индикаторы, подключенные к выходу каждого из вычис35 лительной разности и схемы совпадений срабатываний этих нуль-индикаторов, и общей схемы совпадения, входы которой соединены со схемами совпадений всех блоков контроля, а выходы — с шиной " брас" счет40 чика импульсов и командными вхОдами измерительной системы и программного блока.

1651145

Редактор Т.Иванова

Заказ 1979 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель В.Тальвойш

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид ю9 кЮ