CC BY
12
УДК [534-16:53.05]:539.5
В.В. Бохан, V. V. Bohan, e-mail:progress120@mail.ru А.В. Зубарев, A.V. Zubarev
ФГУП «Научно-производственное предприятие «Прогресс», г. Омск, Россия FSUE «Scientific and Production Enterprise «Progress», Omsk, Russia
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФРАГМЕНТОВ ГИБКИХ СЕТЧАТО-ПЛАСТИНЧАТЫХ ПАНЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ВЫНУЖДЕННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ: ЯВЛЕНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ
AN EXPERIMENTAL RESEACH OF FLEXIBLE RETICULATE-PLATE PANEL FRAGMENTS USING THE METHOD OF FORCED RESONANT OSCILLATIONS: THE PHENOMENON OF CREEP
В работе представлены результаты экспериментального исследования фрагментов гибкой сетчато-пластинчатой панели размером 2х1 пластинки. Отмечено, что имеет место явление ползучести материалов основания панели. Показано влияние на результат быстроты изменения частоты нагружения.
The paper presents the results of experimental research of the flexible reticulate-plate panel fragments. It is noted that you may have a creep phenomenon underlying material panel. Influence on result of the loading frequency change speed is shown.
Ключевые слова: гибкая сетчато-пластинчатая панель, метод вынужденных резонансных колебаний, ползучесть
Keywords: flexible reticulate-plate panel, method offorced resonant oscillations, phenomenon of creep
30
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
Введение. Среди многочисленных изобретений последних лет в работе уделено внимание гибкой сетчато-пластинчатой звукоизолирующей панели [1]. Панель выполнена в виде отдельных квадратных пластинок, которые закреплены с обеих сторон на многослойном основании, включающем металлическую сетку. Размеры конструктивных элементов панели могут иметь различные значения. В литературе встречается заданная конфигурация (габаритные размеры пластинок, дистанция между ними) панели [2], поэтому в данной работе рассматривается именно она.
Ранее, в работах С.А. Корнеева и М.А. Фёдоровой [2, 3] были предложены: математическая модель малых колебаний пластинчато-сетчатой панели для определения собственных частот фрагмента размером 15х 1 пластинки и модель упругопластического деформирования фрагмента пластинчато-сетчатой панели размером 3х3 пластинки при ударном нагружении. Модели гибкой сетчато-пластинчатой панели (ГСП-панели) для расчётного определения резонансных частот уделено внимание в диссертационном исследовании автора [4].
Построение полной модели панели по-прежнему остаётся актуальной научно-практической задачей. Важную роль в модели играют жесткостные свойства основания ГСП-панели. Они могут быть получены расчётным путём, например методами сопротивления материалов, либо экспериментально, например, по значению резонансной частоты образца, как это предлагается в [5] для изучения свойств материалов.
Эксперимент. При экспериментальном исследовании по определению резонансной частоты удобным оказалось рассматривать фрагменты ГСП-панели размером 2х 1 пластинки, получаемые путём вырезания из уже готовой ГСП-панели (резы выполняют вдоль зазоров между пластинками, под прямым углом). Фрагмент представляет собой четыре пластинки, закреплённые на куске основания прямоугольной формы (по две с каждой стороны).
Схема эксперимента представлена на рис. 1 фрагмент ГСП-панели закреплён на штоке вибратора [6]. Шток оснащён акселерометром. На свободной пластинке с помощью магнитного крепежа установлен второй акселерометр. Сигналы с обоих датчиков поступают на входы анализатора спектра, а с выхода на вибратор через усилитель подаётся синусоидальный сигнал.
Рис. 1. Схема эксперимента
С целью определения резонансной частоты образца, эксперимент ориентирован на снятие амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) по ускорению (отношение ускорения на свободной пластинке к ускорению на штоке). Процедура снятия АЧХ включает в себя измерение амплитудных значений виброускорения на штоке аШТ и свободной пластинке аПЛ при подаче на вибратор сигнала с развёрткой по линейному закону (быстрота изменения частоты воздействия 8 = 0,01 Гц/сек). В эксперименте амплитуды колебаний не превышали 1,5 мм и поэтому систему можно считать линейной, а измеряемое вторым акселерометром ускорение - относящимся к горизонтальной составляющей.
31
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
По ходу изысканий было замечено, что если снимать АЧХ несколько раз подряд, то с каждым разом частота максимума АЧХ снижается, а сам максимум растёт. Это отчётливо видно на графиках, представленных на рис. 2, а также на временных характеристиках частоты и значения максимума АЧХ, рис. 3 (при 8 = 0,01 Гц/сек).
Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики исследуемого образца, снятые несколько раз подряд (номера присвоены в порядке очерёдности)
6.7
-□-г = 0,01 Гц/сек
-■-Е = 0,005 Ги/сек
-Я-е. = 0,003 Гц/сек
а)
О 5000 10000 15000 20000 25000
Время начала измерения (начало отсчёта на старте серии измерений), сек
4,6
3,2
б)
-О-е. = 0,003 Гц/сек -О- е = 0,01 Гц/сек -0-с = 0,005 Ги/сек
0 5000 10000 15000 20000 25000
Время начала измерения (начало отсчёта на старте серии измерений), сек
Рис. 3. Временные характеристики частоты (а) и значения (б) максимума АЧХ исследуемого образца при различных значениях быстроты изменения частоты воздействия 8
С течением времени амплитуда возрастает при том, что амплитуда вынуждающей силы постоянна. Это означает, что процесс не может быть связан с собственным движением
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
механической системы. Наблюдаемый эффект, вероятно, связан с явлением ползучести в материалах основания.
При воздействии на механическую систему силы переменной частоты имеет место явление, ранее изученное А. М. Кацем [7], А. П. Филипповым и Е. Г. Голоскоковым [8], суть которого заключается в следующем: наибольшее значение амплитуды колебаний наблюдается на частоте, превышающей собственную (при разбеге, 8 > 0); уровень наибольшей амплитуды меньше максимальной амплитуды при стационарных колебаниях и зависит от 8.
Чтобы оценить степень влияния указанного феномена дополнительно были сняты АЧХ при иных значениях 8: 0,005 Гц/сек и 0,003 Гц/сек. Результаты представлены на рис. 3. Зависимость значения максимума АЧХ от его частоты при различных значениях 8 представлена на рис. 4.
На графиках на рис. 4 следует отметить то, что каждый участок близок к линейному закону - это показано аппроксимирующей прямой. Рядом с каждой прямой приведено уравнение и коэффициент корреляции Я, который характеризует степень соответствия экспериментальных данных линейному закону.
Рис. 4. Зависимость значения максимума АЧХ исследуемого образца от его частоты при различных значениях быстроты изменения частоты воздействия 8
Заключение. Из полученных результатов исследования следует, что, вероятно, имеет место явление ползучести. Экспериментальное исследование необходимо продолжить в будущем. При этом следует учитывать ползучесть материалов основания ГСП-панели и влияние быстроты изменения частоты воздействия 8. Параллельно эксперименту следует выполнять математическое моделирование.
Благодарности. Автор выражает благодарность канд. техн. наук С. Н. Полякову за
ценные советы и рекомендации.
Библиографический список
1. Пат. 2340478 Российская Федерация, МПК6 О 01 К 11/16. Панель звукоизолирующая / Зубарев А. В., Трибельский И. А., Адонин В. А., Малютин В. И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производ-
33
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
ственное предприятие «Прогресс». - № 2007131186/11; заявл. 15.08.2007; опубл. 10.12.2008, Бюл. № 34. - 8 с.
2. Корнеев, С. А. Аналитический расчёт собственных и вынужденных колебаний пластинчато-сетчатой панели / С. А. Корнеев, М. А. Фёдорова // Омский научный вестник. -2011. - № 3 (103). - С. 129-133.
3. Федорова, М. А. Анализ динамики ПСП при ударных нагрузках / М. А. Фёдорова, С. А. Корнеев // Динамика систем, механизмов и машин. - Омск : ОмГТУ, 2012. - № 1. - C. 63-67.
4. Бохан, В. В. Динамика гибких сетчато-пластинчатых звукоизолирующих панелей: дис. ... канд. техн. наук: 01.02.06: защищена 21.11.2013 / Владимир Викторович Бохан. -Омск, 2013. - 172 с.
5. Боголепов, И. И. Промышленная звукоизоляция / И.И. Боголепов. - Л.: Судостроение, 1986. - 368 с.
6. Виброустановка электродинамическая ВСВ-133: [Электронный ресурс] // НПП «ВиКонт» - аппаратура вибрационного контроля, механических величин, калибровочные вибростенды. - URL: http://www.vicont.ru/VSV-133aru.html (дата обращения: 30.04.2014).
7. Кац, А. М. Вынужденные колебания при прохождении через резонанс / А. М. Кац // Инженерный сборник. - 1947. - Т. 3. - Вып. 2. - С. 100-125.
8. Голоскоков, Е. Г. Нестационарные колебания деформируемых систем / Е. Г. Голо-скоков, А. П. Филиппов. - Киев : Наукова думка, 1977. - 340 с.
