Устройство для моделирования многократно нагружаемой плиты на протаивающем основании

)М. Кл.

G 06 G 7/48

3) УДК, 681.ЭЗЗ (088.8) (72) Автор изобретения

В. М. Овсянко

Белорусский ордена Трудового Красного политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОКРАТНО

НАГРУЖАЕМОЙ ПЛИТЫ НА ПРОТАИВАЮШЕМ ОСНОВАНИИ

Предлагаемое изобретение относится к области аналоговой вычислительной тех.ники и предназначено для расчета плит на протайвающем основании при условии многократного нагружения.

Известны электрические модели, пред5 назначенные для расчета объектов строительной механики и прикладной теории упругости (1). Недостатками известных устройств является узость функциональ- ных возможностей, необходимость ручного многоциклового уравновешивания.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее резисторную сетку и источник тока, подключенный к центральному узлу резистор ной сетки, который через инвертор подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен через резистор с центральным узлом реэисторной сетки, первый, второй, третий и четвертый уз лы которой соответственно соединены с другими входами сумматора (2$.

Недостаток йэвестного устройства заключается в однозначности нагруэоч-. ной характеристики.

Целью изобретения является расшире» ние функциональных"возможностей устрой ства путем обеспечения возможности изменения нагруэочной характеристики. йпя достижения цели в устройстве дополнительно введены функциональные . преобразователи, резисторы, источники опорного напряжения, источник питающего напряжения, управляющее реле и исполнительное реле, причем центральный узел резисторной сетки через согласующий резистор соединен со входом пер вого функционального преобразователя, выход которого соединен с обмоткой управляющего реле, обмотки исполнительных реле через группу контактов испол нительных реле и группу контактов управляющего реле соединены с источником питающего напряжения, вход первого функционального преобразователя через первый, второй и третий последователь30

3 6918 но соединенные дополнительные резисто ры подключей к первому источнику опорного напряжения, параллельно второму и третьему дополнительным резисторам подключены соответственно замыкаюшие контакты первого и второго управляюших реле второй источник опорного напряжения через четвертый, пятый, шестой и седьмой последовательно включенные дополнительные резисторы соединен со вхо- 10 дом второго функционального преобразователя, параллельно пятому, шестому и седьмому дополнительным резисторам

" nogiuiþ÷åHû соответственно замыкающие контакты первого, второго и третьего )5 иСпойнительных реле, выходы второго функционального преобразователя подключены соответственно к выводам входного

" резистора инвертора.

При этом первый функциональный преобразователь содержит усилитель, диоды, резисторы и третйй источник опорного напряжения, причем вход усилителя является входом первого функционального преобразователя и соединен с двумя ди25 одами, первый иэ которых непосредственно, а второй через второй резистор подключенй к выходу усилителя, являюшемуся выходом первого функционального преобразователя, а общий вывод второго дио да и первого резистора через третий диод соединен с шиной нулевого потен цйала и через второй резистор подключен к источнику опорного напряжения, а второй функциональный преобразователь со35. держит диоды, резисторы и четвертый источник опорного напряжения, прйчем цепочки из последовательно включенных первого и второго резисторов и первого

40 диода подключены свободными выводами к выходам второго функционального преп образователя, а общий вывод первого и второго резисторов через второй диод соединен с четвертым источником опор45 ного напряжения, и общий вывод второго резистора и первого диода является входом второго функционального преобразователя, На фиг. 1 приведен график зависимости реактивного давления Р протаивающего основания от осадка плиты и3 при много "кратном нагружении конструкции.

На фиг. 2 показана принципиальная схема устройства для моделировайия много кратно нагружаемой плиты на протаивающем основании.

Устройство содержит узлы 0-1 2, реэисторной сетки 13> источник тока 1 4, 85 4 инвертор 15, сумматор 16, первый функциональный преобразователь 17, второй функциональный преобразователь 18, группы контактов управляющего и исполнительных реле 19, управляющего реле 20, исполнительные реле 21, 22, 23, 24- и 25, первый источник опорного напряжения 26, второй источник опорного напряжения 27, третий источник опорного напряжения 28, четвертый источник опорного напряжения

29, дополнительные резисторы 30, 31, 32, 33, 34, 35 и 36, согласующий резистор 37, усилитель первого функционального преобразователя 38, резисторы первого функционального преобразователя

39 и 40, диоды первого функционального преобразователя 41-43, резисторы второго функционального преобразователя 44 и 45, диоды второго функционального преобразователя 46 и 47, источник питающего напряжения 48 и входной резистор инвертора 49.

При расчете плиты на протаивающем основании принимаем следующее. Зависимость между реакцией протаивающего основания Р и осадкой плиты ю принимается в виде, показанном на фиг. 1. При протаивании основания между плитой и основанием образуется зазор 21 . При первом нагружении плиты какой-либо нагрузкой основание либо не включилось в работу (1 участок диаграммы), либо работает в упругой области (П участок), либо перешло в пластическую область (LU участок). Для учета многократного нагруженйя разобъем диа рамму на фиг, 1 на ряд участков, считая, что первое нагружение плиты идет по ABC, а после разгрузки в случае, если перемещение узла плиты превзойдет 4)<, но не дойдет до ь), характер работы будет определяться иной диаграммой AEQF. Пунктирные линии на диаграмме показывают как происходит разгрузка плиты после очередного эагружения. Так как заранее неизвестно, до какой точки Ш участка диаграммы на фиг. 1 при очередном нагружении доходит перемещение о,) плиты, то и неизвестно, по какой из наклонных прямых будет происходить разгрузка. Представим эти. возможные варианты разгрузки для простоты тремя пунктирными прямыми. Прин ципиально число этих прямых может быть гораздо большим. Таким образом, диаграмма на фиг. 1 позволяет учитывать остаточные деформации грунта, что соответствует наиболее реальному характеру работы основания. В таком сложном виде

6918 где,(3) (4) 25 кь4 (5+ +43 +М )- — 2

<о и u) р с

50 постановка задачи по расчету плиты на протаивающем основании с учетом оста-, точных деформаций грунта при многократном нагружении-разгрузке выполняется впервые. 5

Задачу расчета плиты.на упругом основании в общем виде запишем так:

dx х Д бц4 Р Р 0

<д — прогиб плиты иэ плоскости;

9 — цилиндрическая жесткость плиты;

- интенсивность внешней нагрузки;

Р— реакция оснований, которая для участка диаграммы (фиг. 1) равна Р =О (2)

20 для участка П Р- =Х(из-Z<)

ll

1=1,2,3,4 для участка Ш Р =< Z где 3(- коэффициент постели упругого основания, значения Z

Z, (i =1, 2, 3, 4) ясны из чертежа.

Тогда, при разбивке пластины квадратной сеткой с шагом h выражение (1} для участков 1, П, Ш с учетом (2-4) запишется в конечно-разностной форме соответственно так:

20 o+ <+ z 5+ "24), 2(s+ s<++ g) 4

Ц 0 12) у (5) 0(алло+ 8(й> + ЮР Ы Ф (.)4)-2(Ъ+ 6+ Иу+ 6 )9) к 4 ь4 (+.+, )- —,, (ы-z.)=-—

42 0 Д У 45

1= 3 2,Ь,4, "20Мо+В йЗ +М2Ф 3+ 4) 2(Ю5+М0+Ш +йД85 6 основании на каждый узел сетки предназначается схема, показанная на фиг. 2.

При электромоделировании плиты cQTKB резисторов может быть набрана один раэ вместе с подсоединенными к ней усилителями и остается только задавать характеристики упругого основания, реализуя на функциональных преобразователях конкретные характеристики протаивающего основания на основе диаграммы ,на фиг. 1.

Устройство работает следующим образом (рассмотрим работу только схемы, показанной на фиг. 2).

С целью выявления действительного характера работы плиты необходимо про изводить многократное ее нагружение, соответствующее характеру нагружения конструкции на строительной площадке.

Нагрузке соответствует источник тока

14. Первому нагружению плиты соответствует первое значение источника тока

14 и других источников тока, включенных в.другие узлы модели плиты. Если на модели отрабатывается перемещение узла

О, равное 4 о и находящееся на участ

meOz оз„((>», то никаких переключений в устройстве не произойдет, поэтому после разгрузки плиты, то есть отклю чения источников тока типа 14, модель вернется в исходное положение по ДСВА.

При втором нагружении плиты, то есть после включения источников тока типа

14 с новыми значениями, соответствую» щими новой нагрузке, узел 0 будет работать по АВСД. Если при первом нагружении ь ((3„c (ug (фиг. 1 ), то в схеме произойдет переключение. Такие же переключения будут в случаях, если ы < (и CuJс и, если ы ъизо, то есть при прохождении перемещения узла 0 через точки Д,Р,М. Если замыкающие контакты 21 и 22, включенные параллельно резисторам 31 и 32, подключенные ко входу первого функционального преобразователя раскрыты, то сумма сопротивлений резисторов 30, 31 и 32 равна сопротиз-. лению резистора 37.

v1 + r? i ri sa r .

Какое иэ полученных уравнений является действительным для данной нагрузки заранее определить нельзя, поэтому в такой постановке задача является конструктивно нелинейной.

При электромоделировании многократно нагружаемой плиты на протаивающем

Примем следующую эквивалентность, связывающую Источник опорного напряже« ния 26 (E ) с диаграммой на фиг. 1: ъ=Р, Таким образом, программный блок позволяет производить сравнение напря7 69 жения о, подаваемого на вход через резистор 37, с напряжениями, подаваемыми на второй вход усилителя 38.

Группа реле выполняет функции; управляет вторым, функциональным преобразователем, перемещая точку В диаграммы (фиг. 1) в положение Е,K,И, изменяя напряжение на входе первого функционального преобразователя, то есть перемещая точку Q диаграммы в положение

F,Ì.

Нагружение пластины можно производить многократно,.то есть многократно изменять значения источников тока. История предыдущего нагружения "запоминается устройством.

Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет моделировать очень сложную конструктивно нелинейную задачу прикладной теории упругости, которая в данной постановке никакими методами решена быть не может. Устройство позволяет автоматически для каждого узла устройства находить тот участок диаграммы работы узла, который соответствует характеру его деформации с запоминанием промежуточных результатов.

Формула изобретения

1.Устройство для моделирования многократно нагружаемой плиты на протаивающем основании, содержащее резисторную сетку, и источник тока, подключенный к центральному узлу реэисторной сетки, который через инвертор подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен через резистор с центральными узлом реэисторной сетки, первый, второй, третий и четвертый узлы которой соответственно соединены с дру- гими входами сумматора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расши» рения функциональных возможностей за счет обеспечения воэможности изменения характеристики нагружения, в него дополнительно введены функциональные пре« образователи, резисторы, источники опорного напряжения, источник питающего напряжения, управляющее реле и исполйительное реле, причем центральный узел резисторной сетки через согласующий резистор соединен со входом первого функционального преобразователя, выход которого соединен с обмоткой управляющего реле; обмотки исполнительных реле

1885

5

55 через группу контактов исполнительных реле и группу контактов управляющего реле соединены с источником питающего напряжения, вход первого функционального преобразователя через первый, второй и третий последовательно соединенные дополнительные резисторы подключен к первому источнику опорного напряжения, параллельно второму и третьему дополнительным резисторам подключсны соответственно замыкающие контакты первого и второго управляющих реле, второй источник опорного напряжения через четвертый, пятый, шестой и седьмой последовательно включенные дополнительные резисторы соединен со входом второго функционального преобразователя, параллельно пятому, шестому и седьмому резисторам подключены сответственно замыкающие контакты первого, второго и третьего исполнительных реле, выходы второго функционального преобразователя подключены соответственно к выходам входного резистора инвертора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первый функциональный преобразователь, содержит усилитель, диоды, резисторы и третий источник опорного напряжения, причем вход усилителя является входом первого функционального преобразователя и соединен с двумя диодами, первый иэ которых непосредственно, а второй через второй резистор, подключены к выходу усилителя, являющемуся выходом первого функционального преобразователя, а общий вывод второго диода и первого резистора через третий диод соединен с шиной нулевого потенционала и через второй резистор подключен к источнику опорного напряжения.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что второй функциональный преобразователь содержит диоды, резисторы и четвертый источник опорного напряжения, причем цепочки из последовательно включенных первого и второго резисторов и первого диода подключены свободными выводами к выходам второго функционального преобразователя, а общий вывод первого и второго резисторов через второй диод соединен с четвертым источником опорного напряжения, и общий вывод второго резистора и первого диода является входом второго функционального преобразователя.

1. Пухов Г. Е. и др. Электрическое моделирование задач строительной,мекаI

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

691885 10 ники. К., AH УССР, 1963, с, 175«

l 78.

2. Авторское свидетельство СССР . по заявке N 2355328, 03.05,76, (прототип) .

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4