Патент ссср 247636
ОП ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
247636
Союз Советских
Социалистических
Республик
g©C0393dAQ
ПЛТЕ11Т110" тгхнпсс ия
БИБМОТЕКА
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл. 42m4, 7/48
Заявлено 11.111.1968 (№ 1224371/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 04.VII.1969. Бюллетень № 22
Дата опубликования описания 28.XI.1969
МПК G 06g
УДК 681.337(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
А. Н. Ленский, В. М. Лобода и Л. П. Фабрика
Институт черной металлургии
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОУДАРЕНИЙ
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.
Известны устройства для моделирования соударений, содержащие последовательно включенные суммирующий операционный усилитель, два интегрирующих операционных усилителя и нелинейный элемент типа «зона нечувствительности».
Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем параллельно входному резистору суммирующего операционного усилителя, присоединенному к выходу нелинейного элемента типа «зона нечувствительности>;, включена дополнительная цепочка из последовательно соединенных делителя напряжений и дифференцирующего конденсатора.
Эти особенности позволяют повысить быстродействие устройства и расширить его функциональные возможности.
На чертеже приведена схема устройства.
Устройство из суммирующего усилителя 1 для формирования силы ударного взаимодействия Р, интеграторов ? и Л для вычисления относительных скорости х и перемещения х соударяющихся тел. нелинейного элемента 4 типа «зона нечувствительности», м оделирующего зазор, делителя напряжения 5, диода 6 и дифференцирующего конденсатора 7.
Работа устройства поясняется на примере моделирования соударений свободнопадающего с высоты h тела о неподвижный ограничитель.
Под действием веса Q тело перемещается в направлении ограничителя. При этом на выходах интеграторов 2 и 3 появляются напряжения, пропорциональные соответственно скорости х и перемещению х тела, причем до тех пор, пока х < Л, где Л вЂ” односторонний зазор, равный высоте, падения h, проводимость элемента 4 «зона нечувствительности» равна нулю. В момент соприкосновения тела с ограничителем имеет место равенство х = Л. В дальнейшем х становится большим Л, и на выходе элемента 4 появляется напряжение, пропорциональное деформации «внедрения» соударяющихся тел. Зто напряжение поступаег на вход суммирующего усилителя. Одновременно это же í" ïðÿæåíèå подается через делитель 5 на дифференцирующий конденсатор
7, соединенный с сеткой суммирующего усилителя 1. Таким образом, сила ударного взаимодействия 1 на выходе усилителя 1 формируется как сумма двух напряжений, снимаемых с дифференцирующего конденсатора 7 и с выхо2> да элемента 4. В фазе сближения (с момента наступления контакта до момента максимального внедрения) оба напряжения имеют одинаковые знаки, а в фазе удаления (с момента максимального внедрения до момента отрыва
30 тела от ограничителя) — противоположные.
247636
Предмет изобретения
Составитель Ф. Б. Гулько
Текред Т. П. Курилко Корректоры: В. Петрова и Е. Ласточкина
Редактор T. Зенбицкая аква 8082,! 5 Тирa>к 480 11одписчое
1.111ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мииистров СССР
Москва, К-35, Раушская иаб., д. 4 5
Типография, ир. Сапунова, 2
Этим самым обеспечиваются интенсивное нарастание силы ударного взаимодействия в первую фазу и быстрый спад ее во вторую фазу.
Формируемое на усилителе 1 напряжение поступает через диод б на интегратор 2, приводя к резкому уменьшению напряжения на его выходе. Физически это означает, что тело, внедряясь в ограничитель, встречает сопротивление и тормозится. В момент, когда деформация «внедрения» достигает максимума (конец первой фазы), чело останавливается (х = О}, а затем начинает двигаться в противоположном направлении. Отскок тела от ограничителя (конец второй фазы) происходит в момент, когда сумма действующих на него сил становичся равной нулю. После отскока х становится меньше Л, проводимость нелинейного элемента 4 делается равной нулю, и цепь формирования силы ударного взаимодействия разрывается. Таким образом, элемент 4 обеспечивает автоматическое изменение структуры устройства (включение и отключение цепи формирования силы ударного взаимодействия) в зависимости от фаз движения соударяющихся тел.
В устройстве скорость отскока, а следовательно, и коэффициент восстановления скорости К зависят от того, какая доля напряжения подается через делигель 5 на дифференцирующий конденсатор 7 суммирующего усилителя
1. Если коэффициент на делигеле 5 равен нулю, то К =- 1. При других значениях коэффициента на делителе К (1. Подбором указанного коэффициента можно получить 1(= О. Таким образом, устройство позволяет моделировать соударения с коэффициентом восстановления скорости, изменяющимся в диапазоне
О - K(1.
В ряде случаев, ксгда действующая на тело сила Q велика, соударение может завершиться силовым замыканием соединения. По окончании процесса удара на выходе суммиоующего усилителя 1 устанавливается напряжение, эквивалентное силе Q.
Диод б запирает вход интегратора 2 во вторую фазу удара, когда снимаемое с дифференцирующего конденсатора 7 напряжение превышает напряжение, поступающее на вход усилителя 1 непосредственно с нелинейного элемента 4. В этом случае сила ударного взаимодействия изменяет знак, что противоречит физике
10 удар а твердых тел.
Для моделирования соударений тел, контактная жесткость которых велика по сравнению с жесткостью упругих элементов, нелинейный элемент 4 необходимо включать между
15 двумя усиличелями, охваченными положительной обратной связью. Работа элементов устройства при этом не изменяется. Такую цепь целесообразно использовать для моделирования систем с изменяемой координатой соударе20 ний, например, удара тела о подвижный ограничитель. В этом случае на входной усилитель данной цепи наряду с напряжением, пропорциональным мгновенной координате тела, подается напряжение, соответствующее текуще25 му положению ограничителя.
Устройство для моделирования соударений, 30 содержащее последовательно включенные суммирующий операционный усилитель и нелинейный элемент типа «зона нечувствительности», отличающееся, тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и расшире35 ния его функциональных возможностей, в нем параллельно входному резистору суммирующего операционного усилителя, присоединенному к выходу нелинейного элемента типа
«зона нечувствительности», подключена допол40 нитсльная цепочка из последовательно соединенных делителя напряжений и дифференцирующего конденсатора.
