ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 0
При динамических испытаниях эксплуатируемых конструкцій могут ставиться и другие задачи. Так, например, при необходимо сти размещения нового динамически действующего оборудования в ряде случаев оказывается целесообразным предварительная экспе риментальная проверка частот собственных колебаний конструкций во избежание нежелательного совпадения этих частот с частотой силовых воздействий от подлежащих установке агрегатов.
Если чрезмерные колебания наблюдаются при работе уже смон тированного оборудования, аналогичные экспериментальные иссле дования ставятся для обоснования и разработки мер по устранению вибраций.
3-3. Испытание строительных деталей серийного изготовления
Малая трудоемкость и быстрота проведения динамических испы таний позволяют применять их для контроля качества выпускаемых изделий.
Основными параметрами, чувствительными к наличию дефектов и пониженным характеристикам материала в исследуемых образ цах, являются частота и интенсивность затухания их собственных колебаний.
Проведенная динамическая проверка не снижает несущей спо собности испытанных деталей и не препятствует их использованию по основному назначению.
ГЛАВА II
НА Г Р У ЗК И
§1. Ударная нагрузка
Одиночным ударом возбуждаются собственные колебания в ис следуемых конструкциях и элементах.
С точки зрения организации эксперимента ударные испытания относятся к числу наиболее простых, поскольку необходимые для создания удара приспособления сравнительно несложны и для уточнения основных параметров возбужденных колебаний (их час тоты и интенсивности затухания) не обязателен точный замер вели чины сообщенного импульса; необходимо лишь обеспечить силу удара, достаточную для отчетливой записи колебаний с помощью примененной измерительной аппаратуры.
1-1. Вертикальны е удары
Для возбуждения колебаний в сравнительно легких и податли вых элементах (например, в плитах и балках перекрытий) можно осуществить удар ручной трамбовкой.
При исследованиях более тяжелых и массивных конструкций требуются и более сильные ударные воздействия. Для этой цели еще сравнительно недавно использовались падающие грузы (с мас сой от 100 кг и выше) с высоты 1—1,25 м\ груз поднимали .с по мощью переносных приспособлений типа легких ручных копров. На конструкцию в месте падения груза укладывали слой песка для предохранения поверхности элементов от повреждений при ударе и исключения подскока груза, поскольку повторное его падение после отскока искажало запись возбужденных колебаний.
Затруднения, связанные с применением падающих грузов, отпа дают при использовании так называемого «обратного удара», воз никающего при резкой разгрузке конструкции. Для получения этого динамического эффекта к проверяемой конструкции в сечении, вы бранном по условиям эксперимента, прикрепляют тягу с включен ным в нее динамометрическим элементом, например стальным стержнем с заданным пределом прочности. При соответствующем значении усилия, передаваемого с помощью тяги, этот стержень разрывается, обеспечивая тем самым практически мгновенное сня тие приложенной нагрузки.
144
1-2. Горизонтальные и наклонные удары
Для создания горизонтальных ударов чаще всего пользовались
подвешенным грузом, оттягиваемым от конструкции |
перед уда-ром |
||||||
(пример такого |
устройства, действую |
|
|
|
|||
щего по |
принципу «тарана», |
|
схемати |
|
|
|
|
чески показан «а рис. 93). В настоящее |
|
|
|
||||
время этот примитивный метод, где это |
|
|
|
||||
возможно, также заменяется |
«обрат |
|
|
|
|||
ным» ударом, создаваемым с помощью |
|
|
|
||||
натяжных приспособлений и обеспечи |
|
|
|
||||
вающим возможность получения дина |
|
|
|
||||
мических воздействий в любом требуе |
|
|
|
||||
мом направлении с заранее заданной |
|
|
|
||||
силой -удара. |
|
|
|
|
|
|
|
В отдельных случаях, например при |
|
|
|
||||
изучении |
сейсмостойкости |
конструк |
Рис. 93- |
|
|
||
ций, возможно применение направлен- |
Горизонтальный |
||||||
ных взрывов |
небольшой |
мощности, |
удар <ггаРаноМ2>: |
||||
|
• |
на> соответствующем |
1 —исследуемая |
конструкция; |
|||
ПрОИЗВ0Д6ННЫХ |
2—подвешенное тяжелое брев- |
||||||
расстоянии ОТ |
исследуемого |
объекта. |
ударо°мГз-°то |
же°Жв1Имомен? |
|||
|
|
|
|
|
удара; 4 — подвески |
§ 2. Вибрационная нагрузка
Вынужденные колебания исследуемых объектов создаются с по мощью вибрационных машин и гидродомкратов с пульсирующим воздействием.
При натурных испытаниях пользуются обычно вибрационными машинами с вращающимися неуравновешенными массами, приво димыми в движение электромотором.
2-1. Простейшие машины с одной неуравновешенной массой
При вращении неуравновешенной массы т (рис. 94) с угловой скоростью со развивается центробежная сила
Р = теа 2, |
(42) |
где е —расстояние от центра тяжести неуравновешенной массы до центра вращения.
При сохранении заданной скорости вращения величина центро бежной силы Р остается постоянной, направление же ее непрерыв но меняется. Горизонтальная и вертикальная составляющие (X и У) силового воздействия, передаваемого на испытываемый объект, ме няются при этом по гармоническому закону:
X = тесо2 cos а, 1 |
,, „ |
||
„ |
„ . |
Г |
(43) |
У == теа>2sin а, 1 |
' |
где а — угол, характеризующий положение неуравновешенной мас сы в рассматриваемый момент времени.
145
Силовые воздействия подобного рода довольно часто встреча ются в условиях эксплуатации. Однако с точки зрения поставлен ной задачи, заключающейся в выявлении динамических характе ристик исследуемой конструкции, одновременное действие пульса ций в двух взаимно перпендикулярных направлениях нежелательно, так как при этом усложняются проведение необходимых инстру-
Рис. 94. Центробежный вибратор ненаправ ленного действия:
1 — неуравновешенная масса; |
2 —воашающнйся |
диск; 3 — корпус вибратора; |
4 — испытываемый |
объект; 5 — крепления
ментальных измерений и последующая обработка и оценка 'полу ченных результатов. Вибрационные устройства рассматриваемого простейшего типа применяются поэтому лишь при отсутствии более совершенного вибрационного оборудования.
2-2. Вибрационные маш ины направленного действия с неуравновеш енны ми м ассам и , вращ аю щ и м ися вокруг п араллельн ы х осей
Усилия, возникающие при работе вибрационной машины с дву мя неуравновешенными массами, вращающимися в разные стороны вокруг параллельных осей Оі и 0 2, схематически показаны на рис. 95.
Примем, что массы, т и эксцентриситеты е грузов 1 и 2 равны между собой. Допустим, что скорости вращения грузов со постоянны и по абсолютной величине равны; совпадают также по своей абсо лютной величине и углы а (рис. 95), характеризующие (в любой момент времени) положение вращающихся грузов относительно горизонтали.
146
При 'соблюдении всех этих условий вертикальные составляю щие Уі и У2 при воздействии на испытываемый объект центробеж ных сил будут суммироваться; 'горизонтальные же составляющие тех же сил —взаимно погашаться.
Рис. 95. Центробежная вибрационная машина с двумя груза ми, вращающимися в противоположных направлениях вокруг параллельных осей Оі и 0 2:
1 II 2 —неуравновешенные массы; 3 —вращающиеся диски; 4 — корпус вибрационной машины; 5 — испытываемый объект; б ~ крепления
На основании формулы (39) результирующая У вертикальных воздействий в момент положения грузов под углом а будет равна
У = Уі + У2 = 2meazsin а. |
(44) |
Экстремальные значения Упри а= ± 90°
Ушах = dr 2meafi. |
(45) |
rnln
На рис. 96, а показаны силоцые воздействия при четырех наи более характерных положениях вращающихся грузов. На рис. 96,6 приведен график равнодействующей У, меняющейся во времени по синусоидальной кривой. Для соблюдения этой закономерности и погашения горизонтальных усилий требуется строгая синхронность вращения неуравновешенных грузов. Это обеспечивается обычно наличием зубчатого зацепления между вращающимися элементами вибрационной машины (см. рис. 95).
Для возбуждения колебаний-в крупных конструкциях, например, в пролетных строениях мостов, при испытании которых требуется приложение различным об разом ориентированных силовых воздействий, применяются вибрационные маши ны с восемью неуравновешенными массами (рис. 97).
147
Положения |
Рис. 96. Усилия, развиваемые вибрационной |
ч \и |
машиной направленного действия с неурав |
новешенными массами, вращающимися в |
|
|
разные стороны: |
|
а — схемы положения грузов: б — график измене |
|
ния равнодействующего усилия во времени |
I
СО
Рис. 97. Вибрационная машина с восемью эксцентриками для испытаний пролетных строений мостов:
а —вид сбоку: б —вид с торца; в — горизонтальная |
проекция; / —корпус машины; |
2 и 3 —диски с эксцентриками; 4 —поперечные валы; |
5 —продольные валы; б — рель |
совое основание; 7 — колеса тележки вибрационной машины. (Электродвигатель виб ромашины, помещенный BHV TD H коопуса I, не показан)
148
Корпус 1 рассматриваемой вибромашины представляет собой массивную ва гонетку. На концах двух пар параллельных валов 4 и 5 насажены диски 2 и 3 с
закрепленными |
на них неуравновешенными массами. Валы вращаются |
мотором |
с регулируемой |
частотой (направление вращения валов показано на |
рисунке |
стрелками). Для обеспечения жесткой связи между испытываемым объектом и источником колебаний вибрационная машина с помощью специальных захватов крепится к рельсовому пути.
Регулирование взаимного положения неуравновешенных масс дает возмож ность получать следующие силовые воздействия:
1)вертикальные возмущающие силы;
2)горизонтальные возмущающие силы, направленные вдоль или поперек продольной оси моста;.
3)пары сил, действующие в вертикальной плоскости, проходящей через про дольную ось моста или перпендикулярно к ней;
4)пары сил, действующие в горизонтальной плоскости (на уровне располо жения осей валов вибромашины).
При расположении грузов в исходном положении по схеме рис. 97 вибро машина создает вертикальные воздействия. На рис. 98, а показано положение эксцентрішов, необходимое для создания переменных горизонтальных усилий, на правленных поперек продольной оси моста. Для этого эксцентрики 1', 2', 4 и 4' в исходном положении должны быть повернуты на 180° относительно эксцентриков /, 2, 3 и 3'. На рис. 98, б показаны соответствующие центробежные усилия, воз никающие при работе машины в момент поворота всех грузов на угол <р по срав нению с их положением по рис. 98, а.
Рис. 98. Вибрационная машина с восемью дисками, с эксцентриками, уста новленными для возбуждения горизонтальных поперечных колебаний:
а ~ схема расположения неуравновешенных масс; б —возбуждаемые усилия в мо мент поворота вращающихся дисков на угол (р; /—4 н Т —4' —неуравновешенные мас сы (эксцентрики); Z —вертикальные составляющие центробежных сил; X —горизон тальные составляющие, параллельные продольной осн вибратора; У —горизонтальные составляющие, нормальные к продольной оси
149