Лентопротяжного механизма

Дифференциальные уравнения, записанные относительно двух компонент перемещений, заменяются разностными уравнениями, которые выводятся при помощи вариационного метода, основанного на минимизации полной потенциальной энергии. При этом граничные условия в напряжениях, обычно затрудняющие решение задачи, становятся естественными, они входят в выражение для энергии и автоматически удовлетворяются при ее минимизации. Полная потенциальная энергия тела равна сумме энергий для всех ячеек сеточной области. При этом можно считать, что все функции и их производные остаются постоянными в каждой ячейке. Сетка может быть как равномерной (регулярной), так и неравномерной. Конечно-разностные функции для ячеек имеют, кроме того, весовые коэффициенты для учета неполных ячеек, примыкающих к наклонной границе. Получающаяся система алгебраических уравнений относительно узловых значений перемещений оказывается симметричной и положительно определенной и имеет ленточную структуру. В работе [8] дополнительно к основной, сетке строится вспомогательная и перемещения определяются в точках пересечения этих сеток. В результате этого нормальные деформации и напряжения вычисляются в центре ячеек основной сетки только через центральные разности.

Из рис. 3.7 и 3.8 видно, что матрица [Р ] имеет ленточную структуру. Предположим, что максимальная разница между номерами узловых элементов, связанных между собой стержневыми элементами, равна Mfj. Тогда ширину ленты матрицы [Р] можно определить по формуле

Характерной особенностью МКЭ является то, что, поскольку координатные функции ф{, а следовательно, и компоненты матрицы [5] [см. (3.92)] равны нулю на большей части рассматриваемой области, то матрица 1/CJ разрешающей системы уравнений (3.94) является слабозаполненной и, как правило, имеет ленточную структуру. Это обстоятельство позволяет построить эффективные и экономичные вычислительные алгоритмы решения больших систем линейных алгебраических уравнений [22].

Компоненты глобальной матрицы жесткости [К\, расположенные на главной диагонали, должны быть положительны, а сумма компонентов в строке - равной нулю. Компоненты матрицы [Ж\, соответствующие номерам пар узлов, не принадлежащих одному элементу, равны нулю, поэтому она имеет ленточную структуру, причем ширина ленты, включающей ненулевые компоненты матрицы, зависит от способа нумерации узлов и в каждом конкретном случае может быть сведена к минимуму. Это позволяет экономить память ЭВМ, расходуя ее для хранения не всей матрицы, а лишь элементов ленты.

рицей N х N , имеющей ленточную структуру (каждая строка содержит члены, относящиеся только к элементам, примыкающим к данному узлу, строка содержит обычно не более десяти элементов). Учитывая, что общее число узлов

Осесимметричное нагружение дисков рассмотрим как наиболее типичное при оценке статической прочности. В качестве расчетного метода использован метод конечных элементов (МКЭ). Это не единственный возможный метод расчета; известно применение и других методов дискретизации пространственной задачи к расчету дисков (метод конечных разностей, вариационно-разностный [2, 43, 1003). МКЭ наиболее широко применяют в прикладных задачах [47]. Можно отметить простоту формулировок основных принципов, ясность физической интерпретации, свободу размещения узловых точек, симметрию матриц жесткости элементов и системы уравнений, облегчающую контроль расчетов. При выборе в качестве неизвестных узловых перемещений матрица разрешающей системы будет симметричной, положительно определенной (при исключении перемещения диска как жесткого целого) и иметь ленточную структуру. Это способствует быстрому решению системы разрешающих уравнений прямыми или итерационными методами. Методу конечных элементов посвящено большое число работ [3, 46, 53, 114, 119]. Приведенные в гл. 4 результаты получены для простейшего кольцевого элемента треугольного сечения, однако основные соображения, использованные в решении, имеют достаточно общий характер и применимы как для плоской задачи, так и при более сложных элементах в осесимметричном случае.

Компоненты матрицы 1К~\, расположенные на главной диагонали, должны быть положительны, а сумма компонентов в строке — равной нулю. Матрица жесткости имеет ленточную структуру, причем ширина ленты, включающей ненулевые компоненты матрицы, зависит от способа нумерации узлов и в каждом конкретном случае может быть сведена к минимуму [45]. Это позволяет экономить память ЭВМ, расходуя ее для хранения не всей матрицы, а лишь элементов ленты.

Такое представление деформированного состояния используется, например, при расчете неравномерно нагретых турбинных лопаток под действием центробежных сил и поперечных нагрузок со стороны потока рабочего тела турбины [48]. При решении подобной задачи при помощи МКЭ. также целесообразно задаваться и последовательно уточнять значения е°3, х, и х2. Возможно также определение этих значений и перемещений % и «2 в узлах конечно-элементной сетки за один прием. Но практически это менее удобно, так как матрица жесткости утрачивает ленточную структуру, поскольку в строках и столбцах, соответствующих неизвестным значениям е°3, хх и х2, не будет нулевых компонентов.

Применение метода перемещений приводит к системе линейных уравнений обычно более высокого порядка, чем в случае применения метода сил. При этом матрица коэффициентов (матрица жесткости) получается разреженной и имеет ленточную структуру, что удобно для расчета на ЭВМ. Кроме того — и это главное — вид основной системы метода перемещений не зависит от индивидуальных особенностей системы, что позволяет полностью автоматизировать ее выбор. Поэтому метод перемещений становится основным методом расчета статически неопределимых систем с использованием ЭВМ. *

В заключение заметим, что метод перемещений позволяет CTJUO — ' ить решение также на базе суперэлементов, под которыми понимают ряд элементов, объединенных в один «подансамбль». Для сложных разветвленных трубопроводных систем в качестве таких суперэлементов удобно выбирать отдельные совокупности элементов, образующие участок трубопровода без отводов. По приведенной выше схеме определяют жесткость такого суперэлемента и его узловые силы. Затем из суперэлементов формируется трубопровод. Такой подход имеет то преимущество, что матрица жесткости суперэлемента имеет ленточную структуру, и на этой стадии расчета нет необходимости составлять матрицу перенумерации. Кроме того, размер глобальной матрицы жесткости значительно уменьшается, если ее составлять из блоков матриц жесткости суперэлементоз [16].

Характерной особенностью МКЭ является то, что, поскольку координатные функции ф{, а следовательно, и компоненты матрицы [5] [см. (3.92)] равны нулю на большей части рассматриваемой области, то матрица 1/CJ разрешающей системы уравнений (3.94) является слабозаполненной и, как правило, имеет ленточную структуру. Это обстоятельство позволяет построить эффективные и экономичные вычислительные алгоритмы решения больших систем линейных алгебраических уравнений [22].

Механич. часть К.а. состоит из лентопротяжного механизма, приводного механизма и обтюратора. Лентопротяжный механизм перемещает киноплёнку из подающей кассеты в принимающую. Прерывистое (скачкообразное) перемещение киноплёнки мимо кадрового окна осуществляется скачковым механизмом. Профессион. К.а. снабжаются дополнит, приспособлениями: анаморфотными насадками для съёмки широкоэкранных фильмов, светофильтрами, светозащитными блендами, масками (каше), указателями метража плёнки, тахометрами и т.д. КИНОТЕОДОЛИТ - разновидность теодолита, предназначенного для фиксации траектории объектов, перемещающихся как на земной поверхности, так и в воздухе. КИНОУСТАНОВКА - комплекс оборудования для показа кинофильмов. По условиям эксплуатации различают К. стационарные и передвижные (кинопередвижки). В состав стационарных К. входят 2-3 кинопроекц. аппарата, комплект звуковоспроизводящей аппаратуры, электросиловое и вспомогат. оборудование (темнители света, устройства управления предэкранным занавесом, устройства для перематывания киноплёнки и др.). В составе передвижной К. используется один (обычно 16-мм) кинопроекц. аппарат. КИПЕНИЕ - интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара во всём объёме жидкости или заполненных паром полостей в слое жидкости, примыкающем к нагреваемой поверхности; относится к фазовым переходам 1 -го рода. Пузырьки пара растут (вследствие испарения жидкости внутрь образующейся в ней полости), всплывают, и содержащийся в них насыщ. пар переходит в паровую фазу над жидкостью. Для поддержания К. к жидкости необходимо подводить теплоту, к-рая расходуется на парообразование и на работу пара против внеш. давления при увеличении объёма пузырьков. К. возможно во всём температурном интервале равновесия жидкости с паром (между тройной точкой и критическим состоянием). Темп-pa, при к-рой происходит К. жидкости (температура кипения), зависит от хим. природы жидкости и внеш. давления: при увели-

ми, двойными и полуторными (сдвоенными) К. применяют непрерывные К. См. также Кассетное кино. К. магнитофонная— устройство в виде закрытой плоской коробки, внутри к-рой помещается магнитная лента. К. вставляют в магнитофон, видеомагнитофон (видеокассета), и лета приводится в движение от их лентопротяжного механизма. Особенности этих К.— простота эксплуатации, защищённость от случайных повреждений и удобство хранения.

, Прибор для обработки осциллограмм по методу размахов с учетом среднего значения (в форме корреляционной таблицы) [16] состоит из лентопротяжного механизма, измерительной каретки с передвигаемыми вручную индексами и счетчиков. Процесс обработки достаточно сложен: один индекс совмещается" с максимумом кривой, другой — с последующим минимумом. После этого нажимается кнопка и срабатывает соответствующий счетчик. ;

Для обработки осциллограмм методом размахов с учетом •среднего значения применяется также статистический анализатор переменных нагрузок [43], причем размахи фиксируются только на восходящих участках кривой. fПрибор состоит из лентопротяжного механизма, каретки со скользящим контактом, перемещающимся по блоку неподвижных контактных пластин, блока реле и счетчиков. С кареткой связано также визирное стекло с перекрестием и имеется качающийся рычаг, который в зависимости от направления движения каретки замыкает один из двух контактов, посылающих, сигнал в блок реле и счетчиков. Обработка записей сводится к обводу кривой процесса по перекрестию на визирном стекле. В. мертвых точках" (соответствующих экстремумам кривой) качающийся рычаг переключает контакты, и сигнал через соответствующую пластину блока неподвижных контактов поступает сначала в релейный, а затем в счетный блок и фиксируется счетчиком.

пересечений непрозрачной линии записи со световым лучом. Механическая часть прибора (рис. 29) состоит из направляющего-аппарата 5 и лентопротяжного механизма, приводимого вручную. Перпендикулярно к направлению движений ленты 3 перемещается каретка 2 с закрепленным сверху сфокусированным осветителем 4, а непосредственно под осциллограммой — фотосопротивление /, закрытое диафрагмой с 'точечным отверстием 0,1 мм. Каретка перемещается верньерным устройством и ее положение устанавливается по нониусу (0,1 мм).

Осциллограммы, характеризующие напряженность образца, приведены на рис. 60 и 61. На рис. 60, а показана осциллограмма, полученная при неподвижном шпинделе машины и нормально работающем программном механизме. Дискретное изменение напряженности образца при установившемся вращении шпинделя (3000 об/мин) и очень малой скорости лентопротяжного механизма осциллографа показано на рис. 60, бив. Аналогичная осциллограмма, полученная при большой скорости движения пленки, приведена на рис. 60, г. Осциллограммы, приведенные на рис. 61, соответствуют участкам программных блоков, включающих уровни кратковременно действующих напряжений при низкой частоте (5 гц). Все приведенные осциллограммы свидетельствуют о том, что при изменении силового режима и переходе машины с одной частоты на другую искажений заданной программы нагружения не наблюдается. Переход с одного уровня на другой происходит очень быстро, в пределах одного цикла. Это исключает появление длительных переходных режимов, обычно не учитываемых при вычислении сумм относительных долговечностей.

На лицевой стороне шкафа установлен измерительный прибор (см. рис. 9) с отсчетными устройствами крутящего момента, угла закручивания, числа оборотов. Он снабжен рабочей и контрольной стрелками. Рабочая стрелка приводится во вращение от электродвигателя, получающего сигнал от блока управления моментоизмерителя и указывает нагрузку, прикладываемую к образцу. На одной оси с рабочей стрелкой установлен шкив, который с помощью гибкого тросика перемещает перо самопишущего прибора. Барабан лентопротяжного механизма через редуктор масштабов приводится во вращение от привода. Угол закручивания и число оборотов образца в процессе испытания измеряются с помощью специального фотодатчика, сигнал с которого передается на электромагнитный счетчик, который про-градуирован в градусах угла закручивания. Система возбуждения машины снабжена тиристорным приводом.

Таким образом, наиболее эффективным способом улучшения технико-экономических показателей подобных систем является совмещение в них функций формирования и анализа. Одним из примеров технической реализации совмещенного комплекса вибрационных испытаний является устройство, в котором используют один набор полосовых фильтров, которые с блоком магнитной памяти выполняют функции формирования и анализа. Сигналы с выходов полосовых фильтров с учетом требуемой формы спектральных характеристик имитируемой вибрации заносятся в блок магнитной записи, а далее в режиме воспроизведения вибрации считываются с него, подаются на вход вибростенда и анализируются гребенкой полосовых фильтров. В этом устройстве блок магнитной памяти служит вторым набором полосовых фильтров и должен отвечать требованиям многоканаль-ности, высокой стабильности скорости лентопротяжного механизма, экономической целесообразности и доступности. Эти требования противоречивы, а невыполнение их снижает точность и достоверность проводимых виброиспытаний.

бо пропорционально сигналам от тензометра 23. Сигналы от тензометра поступают на цепь 8, разностный сигнал усиливается усилителями 9 и 10 и поступает на двигатель 13, спаренный с двигателем 14, которые вращают через редуктор барабан лентопротяжного механизма 19 и ползунок реохорда. При работе с сельсинной связью разностный сигнал со схемы сравнения 21 сельсина-приемника 18 и сельсина-датчика 16 подается на усилитель 10, с выхода которого сигнал поступает на двигатели 13 и 14, поворачивающие сельсин-приемник и барабан лентопротяжного механизма до положения, в котором разность сигналов от сельсина-датчика и сельсина-приемника близка к нулю.

Сигнал от тензометра поступает на схему сравнения 3, разностный сигнал поступает на усилитель 4 и после усилителя -- на управляющую обмотку двигателя 6, который поворачивает через редуктор барабан лентопротяжного механизма и ползунок реохорда. При работе с сельсинной связью разностный сигнал схемы сравнения 12 сельсина-приемника // и сельсина-датчика 10 подается на усилитель 4, с выхода которого сигнал поступает на двигатель 6, который поворачивает барабан лентопротяжного механизма и ротор сельсина-приемника 11 до положения, в котором разностный сигнал от сельсинов близок к нулю.

Считывание программы с перфоленты ведется с помощью контактных или бесконтактных считывающих устройств. Принцип считывания несложен. Лента протягивается по поверхности ролика или контактной плиты с помощью лентопротяжного механизма. На ленту опираются скользящие контакты или миниатюрные проволочные щетки. Попадая в отверстия ленты, контакты (щетки) замыкают электрическую цепь — происходит «считывание» команды. При бесконтактном считывании ленту пропускают между осветителем и фотоэлементом. При прохождении под осветителем отверстия фотоэлемент засвечивается и подается соответствующий сигнал.