Изучение виброударных систем с распределенными ударными элементами - модельных объектов, заменивших традиционные системы с классическими ударными парами требует разработки специального лабораторного оборудования, позволяющего при анализе учесть протяженность анализируемых объектов. Ниже на примере стенда "Аллигатор-Т", разработанного в ИМАШ РАН описывается пример такого приборного комплекса, входящего в семейства стендов «Аллигатор» и позволяющего анализировать движения систем с точечными ограничителями хода.
1. Приведем краткое описание стенда "Аллигатор-Т". В качестве распределенного упругого элемента в экспериментальной установке использован резиновый жгут. Один конец жгута жестко связан с установленным на станине датчиком силы, измеряющим составляющую натяжения жгута в направлении перпендикулярном его оси. Сигнал с датчика, пропорциональный углу поворота жгута в заделке, регистрировался осциллографом. Второй конец жгута связан с якорем электродинамического возбудителя поперечных колебаний жгута. Питание возбудителя осуществляется от генератора электрических колебаний. Конструкция креплений жгута допускает регулировку натяжения жгута с целью изменения его собственных частот. Точечные ограничители выполнены в виде тонких стержней, установленных перпендикулярно плоскости колебаний жгута на каретке, позволяющей изменять зазор между жгутом и ограничителями. Конструкция стенда допускает изменение количества ограничителей и их положения относительно жгута вдоль его оси.
Формы жгута и их трансформации в процессе колебаний фотографировались фотоаппаратом в освещении вспышек стробоскопической лампы, получающей питание от анализатора движения. Приводимые результаты отвечают случаям, когда 1-я собственная частота струны длиной l=52см составляет (в отсутствие соударений) f=33Гц, а ограничители установлены с зазором d=12 мм. В экспериментах обнаружены частотные зоны возбуждения нелинейных волн, профили которых составлены из прямолинейных отрезков, образующих различные конфигурации в зависимости от числа и расположения точечных ограничителей.
2. В момент максимального отклонения от ограничителя, когда все точки струны неподвижны, конфигурация волны имеет вид равнобедренного треугольника . При движении в пределах зазора форма волны принимает вид равнобочной трапеции, боковые стороны которой неподвижны, а малое основание движется с постоянной скоростью, увеличиваясь по длине при движении к центральному положению и уменьшаясь при движении от центрального положения. Заметим, что аналогичные волны наблюдались в экспериментах при анализе движений распределенных систем с протяженным ограничителем и многомассных дискретных систем с множественными параллельными ударными парами. После достижения малым основанием трапеции ограничителей точка касания останавливается, и конфигурация волны изменяется: трапеция раздваивается, как бы обтекая ограничитель. В конечном положении, в котором все точки жгута останавливаются, форма жгута имеет вид треугольных зубцов с боковыми сторонами, сходящимися к точкам расположения ограничителей. При этом форма жгута всегда симметрична относительно его середины.
3. Динамические эффекты. Как и в других случаях экспериментального и (или) теоретического изучения нелинейных волновых процессов в распределенных виброударных системах проделанные опыты выявили аналогию между поведением традиционных виброударных систем с одной сосредоточенной ударной парой и рассматриваемыми системами с точечными ограничителями при реализации в последних описанных выше типов стоячих волн.
При этом наблюдаются следующие динамические эффекты. Затягивание по частоте. Двузначность амплитудночастотных характеристик. Срывы колебаний. Жесткий запуск, а также некоторые другие.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Крупенин В.Л. К расчету резонансных колебаний гибкой нити, взаимодействующей с точечным ограничителем хода // Проблемы машиностроения и надежности машин.1992.№2. С.29-36.
- Асташев В.К., Крупенин В.Л., Тресвятский А.Н. Экспериментальное исследование синхронизации ударов в распределенных системах с параллельными ударными парами// ДАН.1996. Т.351. №1.С. 44-47.
- Babitsky V.I.,. Krupenin V.L Vibration of Strongly Nonlinear Discontinuous Systems.- Berlin.Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2001. - 404 p.