Частота собственных колебаний — Определение пластинок

Определение частот собственных колебаний ортотропной прямоугольной пластинки [c.94]

Для определения частот собственных колебаний широких лопаток составляется дифференциальное уравнение (или интегральное уравнение) пластинки по двум координатам. [c.424]

Определение и анализ спектров лопаток желательно сопровождать заполнением таблиц форм, идентифицируя формы по рисункам узловых линий. Это облегчает достоверное определение полного спектра, соответствующего данному диапазону частот. Заполнение таблицы форм удобно сопровождать построением частотных кривых, отражающих зависимость частот собственных колебаний, принадлежащих каждой строке таблицы, от номеров столбцов. Эти зависимости применительно к лопаткам типичных геометрических форм, как и для пластинок (см. рис. 6.5), представляют собой монотонно возрастающие кривые. Если какая-либо клетка таблицы оказалась вакантной, то с помощью таких частотных кривых можно достаточно точно указать, на какой частоте следует искать собственную форму, соответствующую этой вакантной клетке. Экстраполяция частотных кривых позволяет также оценить степень полноты спектра, определяемого в заданном диапазоне частот. С необходимостью этого приходится сталкиваться, когда выявление сложных форм колебаний на высокочастотной части исследуемого диапазона частот оказывается затруднительным. [c.90]

Обратный пьезоэлектрический эффект состоит в том, что пластинка, вырезанная определенным образом из кристалла кварца (или другого анизотропного кристалла), под действием электрического поля сжимается или удлиняется в зависимости от направления поля. Если поместить такую пластину между обкладками плоского конденсатора, на которые подается переменное напряжение, то пластина придет в вынужденные колебания. Эти колебания приобретают наибольшую амплитуду, когда частота изменений электрического напряжения совпадает с частотой собственных колебаний пластины. Колебания пластины передаются частицам окружающей среды (воздуха или жидкости), что и порождает ультразвуковую волну. [c.405]

В предыдущем разделе была рассмотрена дискретная система (система с конечным числом степеней свободы). Такие системы являются удобными моделями, позволяющими наиболее просто исследовать их динамику. Любая упругая система (стержни, пластинки, оболочки и их сочетание) является системой с бесконечно большим числом степеней свободы (системы с распределенными параметрами) и ее движение описывается уравнениями в частных производных, что несколько затрудняет их исследование. Собственно, если решение ищется в виде разложения по главным формам колебаний, то все осложнения заключаются в определении форм собственных колебаний и если частоты собственных колебаний близки между собой, а для упругих систем типа пластин и оболочек они могут оказаться близкими в учете взаимной корреляции между формами колебаний. [c.79]

Другой, независимый способ определения основан на изучении спектра поглощения. Оптически наблюдаемые в инфракрасной области частоты колебаний характерных для вещества остаточных лучей (не поглощаемых пластинкой из данного вещества) позволяют установить некоторые из частот собственных колебании и найти максимальную частоту и 0в (см. табл. 22). [c.271]

Решение задачи о свободных колебаниях пластинки сводится к определению формы колебаний, которая определяется видом функций ф, 113, ц и частоты собственных колебаний. Следует отметить, что в теории колебаний собственные частоты упругой системы имеют весьма важное значение. [c.89]

Виброметры частоты. Виброметры частоты служат для опытного определения частот колебаний вибрирующих объектов и основаны на резонансном принципе. На рис. 1У.25, а показана схема язычкового прибора. Прибор содержит ряд заделанных в корпус пластинок, к концам которых прикреплены небольшие дополнительные массы. Пластинки имеют различные длины и различные собственные частоты, которые заранее определены и помечены [c.233]

Теоретическое определение нескольких первых частот и форм собственных колебаний лопатки возможно на основе ее стержневой модели. В более широком диапазоне получение удовлетворительных результатов связано с необходимостью представления пера лопатки в виде оболочки переменной толщины с двоякой кривизной [52]. Важное место в задаче определения спектров лопаток занимают также и экспериментальные методы. При экспериментальном и, в известной мере, при теоретическом определении спектров существенную роль играют общие качественные представления о структуре спектров лопаток. В качестве эталона для анализа можно принять спектр некоторой гипотетической пластинки. [c.86]

На рис. 6.5 показан спектр собственных колебаний реальной консольной прямоугольной пластинки постоянной толщины, который экспериментально определен до частоты 17 500 Гц. Формы колебаний этой пластинки с указанием соответствующих собственных частот размещены в таблице эталонных форм. Здесь удобно проследить за некоторыми закономерностями, сопутствующими искажению эталонных форм. Искажение эталонных форм при трансформации эталонной пластинки в реальную вызывается, прежде всего, появлением связанности деформаций изгиба в продольном и поперечном направлениях. Сильные искажения возникают тогда, когда две исходные формы имеют близкие частоты п перестают быть, в силу появляющейся связанности деформаций по двум направлениям, ортогональны.ми при переходе от эталон- [c.88]

Показано, что приближенную формулу для определения собственной частоты колебаний ортотропной прямоугольной пластинки ступенчатой толщины можно получить, используя несколько собственных частот колебаний соответствующей изотропной пластинки, полученной из исходной ортотропной. Для подтверждения справедливости метода рассмотрена состоящая из двух частей ортотропная шарнирно опертая прямоугольная пластинка, для которой предложена приближенная формула определения основной собственной частоты колебаний. [c.156]

В третьем томе даны методы расчета стержней на устойчивость при упругих и пластических деформациях, приведены справочные сведения по определению критических нагрузок, частот и амплитуд собственных колебаний стержней, пластинок и оболочек под действием периодических и ударных нагрузок, случайных сил, потока газа. [c.2]

Пластинка, защемленная по контуру. Задача об определении частот и форм свободных колебаний защемленной по контуру прямоугольной пластинки не поддается решению в аналитической с рме и может быть решена лишь приближенными методами. Удобно искать формы собственных колебаний в виде произведения балочны.х функций Рщ (х), соответствующих балке с защемленными концами [c.377]

При краевых условиях, отличных от свободного опирания, а также для пластинок непрямоугольной формы точное определение частот свободных колебаний сопряжено со значительными трудностями, связанными с интегрированием уравнения четвертого порядка (8.15). Поэтому на практике широко используются приближенные методы определения частот колебаний основного тона, аналогичные методам, применяемым при изучении собственных колебаний балок. [c.337]

Пьезоэлемент жестко прикреплен с помощью неметаллических пластин двумя винтами к основанию датчика (на рисунке не показано). Частота свободных колебаний пластинки, полученная экспериментально с помощью резонансного метода определения собственных частот, составила 12 кГц. [c.131]

В качестве упражнения рекомендуется построить задачи минимизации, отвечающие другим, не рассмотренным в данном разделе краевым условиям, а также функционал, соответствующий задаче определения собственных частот колебаний пластинки с учетом напряжений в плоскости пластинки. [c.129]

Задача об определении собственных частот колебаний пластинки в полярной системе координат сводится к рассмотрению дифференциального уравнения вида [c.349]

Как показывает опыт, в диапазон частот возбуждения, представляющий практический интерес, обычно попадает первая форма таких колебаний. Возможности проявления ее эталонная пластинка не предусматривает, а поэтому помимо классифицированных выше собственных движений при эксперименте возможно выделение, по крайней мере, еще одного собственного движения, нарушающего приведенную классификацию. Рисунок узловых линий в силу связанности колебаний в направлении минимальной и максимальной жесткости, которая у лопаток практически всегда имеется, может напоминать рисунок узловых линий одной из уже имеющихся форм. С. М. Гринберг, который показал возможность появления пары собственных форм с качественно одинаковыми рисунками узловых линий, назвал их дублями . Такой дубль показан на рис. 6.8. При экспериментальном определении дубля существенное влияние на его частоту оказывает жесткость закрепления, поскольку эта жесткость соизмерима с жесткостью лопатки в направлении ее хорды. [c.92]

Изложенная методика решения задачи об установившихся колебаниях прямоугольника позволяет дать полный анализ как структуры спектра в рассматриваемом диапазоне частот, так и форм колебаний. Конкретные расчеты, результаты которых для спектра собственных частот представлены на рис. 63, выполнены для материала с коэффициентом v = 0,248 (плоская деформация), что соответствует значению v = 0,329 для плоского напряженного состояния. Для тонкой пластинки из такого материала (v = 0,329) в работе [245] приведены обширные экспериментальные данные. Частоты, лежащие в центральных участках плато (см. рис. 63), заключены в интервале 1,4300 < < 1,4333 независимо от геометрических размеров прямоугольника при L > 2. Для L < 2 при движении вдоль плато частоты изменяются в большем диапазоне. Если ориентироваться на данные при L > 2, то, принимая для частоты краевого резонанса значение = 1,4311, находим, что эта величина всего на 0,5% отличается от определенной экспериментально. [c.187]

Выбор расчетной схемы, определение напряжений и деформаций. При выборе расчетной схемы детали машин обычно рассматривают как стержни, пластинки или оболочки. Из общего анализа работы конструкции оценивают условия закрепления (жесткое защемление, шарнирное опирание и т. и.). Краевые условия выбирают такими, чтобы отразить наиболее неблагоприятные условия закрепления детали, возможные при ее работе. Затем определяют напряжения и деформации в деталях машин. Часто оказывается необходимым определять собственные частоты колебаний, чтобы избежать резонансных режимов в рабочих условиях. Во многих случаях приходится учитывать возможность потери устойчивости конструкции и находить расчетным путем величины критических нагрузок. [c.4]

В работе [402] представлены результаты определения собственных частот и форм колебаний трехслойной пластины с сотовым заполнителем. Обсуждается влияние деформаций поперечного сдвига и свойств соответствующих полей перемещений. В публикации [403] аналитическим путем исследованы параметры колебаний композитной трехслойной прямоугольной пласти- [c.18]

На рис. 3—5 показано влияние на собственные частоты колебаний кольцевой пластинки каждого из параметров, за исключением параметра характеризующего расположенный на внешнем контуре шпангоут. Влияние этого параметра обусловлено инерцией вращения шпангоута, расположенного на свободно опертом внешнем контуре. Для оценки этого воздействия и определения наибольшего значения параметра 1 зд, которое он может достигать, исследования были проведены при различных сочетаниях размеров пластинки и шпангоутов. Сопоставление значений параметров собственных частот полученных из уравнения (27) при наибольшем возможном значении параметра г 5л и при пренебрежении инерцией вращения внешнего шпангоута (т. е. г )л = 0), показы- [c.25]

В работе излагается метод определения динамических характеристик прямоугольных пластинок с вырезами. Метод основан на использовании вариационных принципов совместно с методом конечных разностей. Для выражения потенциальной энергии деформации подобластей, на которые разбивалась пластинка, была разработана теория пересекающихся сеток. Использование этой теории продемонстрировано на примерах, относящихся к внутренним и граничным узловым точкам. Были получены и экспериментально проверены собственные частоты колебаний и соответствующие им формы для прямоугольных пластинок с одним и двумя вырезами. [c.114]

SS—G—SS. В /случае защемленного внешнего контура пластинки закреплялись с помощью болтовых соединений, расположенных в три ряда вдоль сторон пластинки, в то время как шарнирно опертые края имитировались. зажатием сторон пластинки по краям с помощью ножевых приспособлений. Возбуждение колебаний пластинки осуществлялось при помощи бесконтактного электромагнитного вибратора амплитуда колебаний измерялась с помощью датчика перемещений. Возбуждение колебаний пластинок производилось по всему интересующему нас спектру частот колебаний, включая пять низших собственных частот колебаний. Измерение амплитуды колебаний осуществлялось по заранее составленной схеме. Для определения собственных частот колебаний использовался метод пиков [c.123]

Как было указано, для определения собственных частот колебаний задачи необходимо только найти собственные значения X, которые являются корнями частотных уравнений (29) и (31). Все собственные значения для пластинки с фиксированным значением коэффициента а/Ь и различными длинами трещины должны лежать между известными [c.137]

В связи с этим авторами была предпринята попытка разработать упрощенный метод определения собственных частот колебаний прямоугольных пластинок с прямоугольными вырезами. Этот метод основан на использовании принципа Рэлея, суть которого состоит в приравнивании кинетической й потенциальной энергий колеблющихся систем. Хотя разработанный метод является общим, его применение ограничено случаем шарнирно опертых по внешнему контуру пластинок со свободным квадратным либо прямоугольным центральным вырезом. [c.146]

Для определения собственных частот и-соответствующих им форм свободных колебаний квадратной пластинки с центральным расположением квадратных или прямоугольных [c.147]

Точного решения уравнения (1.65) не существует. Рассмотрим 1фиближенный способ определения частот собственных колебаний в шисимости от амплитуд применительно к расчету пластинок и оболочек при сравнительно небольших прогибах (сопоставимых с толщинами). [c.33]

В статье разработан приближенный метод определения основных частот собственных колебаний пластинок со свободными круговыми вырезами. Внешняя граница пластинок предполагается неаначительно отличающейся oV круговой. Приближенные выражения для радиусов каждой ограничивающей кривой выражены через ряды Фурье. Граничные условия, записанные модифицированными рядами для формы кругового кольца, удовлетворяются приближенным образом на внутреннем и внешнем краях пластинки. Приближенное характеристическое уравнение (либо первого, либо второго порядка апйроксимации) получается в результате удовле творения граничным условиям, а основная частота колебаний определяет ся как первый корень соответствующего характеристического уравнения Для демонстрации решения, основанного на аппроксимации второго по рядка, определены приближенные частоты основной формы колебаний за щемленной эллиптической пластинки, квадратной пластинки с круговым вырезом и круговой пластинки с эксцентрическим круговым вырезом. Для последней также получено решение, основанное на аппроксимации первого порядка для основной формы колебаний. [c.165]

Свои теоретические решения авторы строили на основе сплошных моделей [4]. В результате были получены в замк-путом виде окончательные уравнения для определения низших частот собственных колебаний для шарнирно и жестко закрепленных по наружному контуру круговых перфорированных круговыми вырезами пластинок. Следует отметить, что введение сплошной модели позволяет осуш,ествлять аппроксимацию форм колебаний функции прогиба) в первом приближении известными ранее употреблявшимися зависимостями. [c.291]

И веса настроены каждая на определенную частоту собственных колебаний в минуту. Если внбротахоыетр привести в соприкосновение с молотком или даже только с его шла1 гом, то вследствие явления резонанса пластинка, имеющая частоту собственных колебаний, равную числу ударов молотка вединицу времени. начнет интенсивно вибрировать, и по Ш1 але, нанесенной под пластинками, можно сделать соответствующий отсчет. [c.301]

Применение метода Рэлея-Ритца к определению частот собственных колебаний пластинок [c.258]

Вопрос о влиянии начальных усилий на частоты и формы собственных колебаний конструкций рассматривался и ранее (см., например, [15,34,49], Исследовались, однако, конкретные конструкции (пластинки, оболочки определенной формы и т.п.). Влияние же начальных перемещений, возникающих при действии статических нагрузок, на динамические, характеристики тонкостенных конструкций практически не изучено. В первой главе выведены уравнения, пригодные для расчета частот и форм собственных колебаний конструкций любых типов (одно-, двух- и трехмерных) с учетом их напряженно-деформированного состояния (уравнение (1.63)). Ния рассматривается реализация этого уравнения для пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций произвольной конфигурацтаК Класс тонкостенных конструкций выбран по той причине, что именно в h№ i как следует из предшествующих исследований (см. цитированные выШ работы), влияние стагических нагрузок оказывается наиболее значительным. [c.122]

В статье изложен приближенный метод определения основной частоты колебаний некруговых пластинок со свободными вырезами в пределах второго порядка точности. Используемый метод является модификацией приближенного метода, предложенного Рэлеем для исследования свободных колебаний пластинок с вырезами. Уравнения второго порядка аппроксимации были использованы для получения собственных >застот колебаний защемленной эллиптической пластинки, квадратной пластинки со свободным круговым вырезом при различных значениях его радиуса и эксцентрической кольцевой пластинкц с различными значениями эксцентриситета. Исследование колебаний пластинок с вырезами, имеющими другие граничные кривые, может быть произведено аналогичным образом, при этом необходимо только получить выражение для этих границ в форме рядов Фурье. [c.178]

К работам этого же направления относятся публикации [28—30]. В [28] изложены результаты определения собственных частот колебаний двусвязных пластинок со сложной формой границы. Задача сводится к рассмотрению круговой пластинки с центральным круговым вырезом. Метод основан на построении функции координат, удовлетворяющей граничным условиям. Для получения уравнения для нахождения собственных частот колебаний использован вариационный метод, а далее метод, Бубнова и конформных преобразований. В работе, [29] изложен приближенный способ нахождения низшей собственной частоты поперечных колебаний круговой пластинки с эксцентрическим вырезом аналогичной формы. Этот способ основан на методе Ритца. В [30] предложены результаты сравнительного числового анализа по определению- собственных частот колебаний двусвязных пластинок со сложными внешними и внутренними контурами. Данные конечно-элементного анализа сравниваются со значениями, полученными с помощью приближенного вариационного метода, основанного на выборе соответствующих аппроксимирующих функций, удовлетворяющих граничным условиям. Полученные результаты хорошо согласуются с данными, опубликованными ранее. [c.292]

И. В. Андрианов и А. А. Дисковский [66] изложили метод исследования влияния вырезов на собственные частоты колебаний прямоугольных пластин, основанный на применении вариационного принципа Рейсснера. В качестве примера рассмотрены собственные колебания квадратной пластины с центральным круговым вырезом. Определению собственных форм и частот колебаний прямоугольных пластин с вырезами, жёстко защемленных по внешнему и внутреннему контурам, посвящено исследование Л. В. Курпы [67]. Описанная ею задача решена структурным методом, в основе которого лежит использование -функций. Данные в работе примеры относятся к расчету собственных форм и частот колебаний для прямоугольных и квадратных пластинок с центральным круговым и квадратным вырезом, а также со смещенным круговым отверстием для прямоугольной пластинки. [c.299]

Интервал частот Дсо (или для циклических частот Дл ), в котором по определению энергия колебаний составляет половину энергии на резонансной частоте (т. е. на частоте (Оо), называют шириной резонансной кривой. Таким образом, добротность колебательной системы равна отношению ее собственной частоты к ширине энергетической резонансной кривой, откуда добротность (а вместе с нею и другие характеристики затухания) легко определяется экспериментально из частотной зависимости какойчшбудь акустической величины. Если измеряется интенсивность ультразвука (плотность энергии, мощность и т. д.), то добротность находится непосредственно из полученной кривой частотной зависимости. Если же измеряемой величиной является, например, амплитуда давления (колебательной скорост , смещения и т. д.), то для использования формулы (УИЬбб) полученную частотную зависимость данной величины нужно предварительно пересчитать на частотную зависимость квадрата этой величины. В свою очередь, добротность системы определяет ее избирательность по частоте, или полосу пропускания, т. е тот интервал частот, в котором энергия вынужденных колебаний составляет не менее 50% от энергии на резонансной частоте. Это означает, например, что пластинка с добротностью Q , используемая в качестве преобразователя, может излучать ультразвук с интенсивностью более 50% от максимальной в полосе частот Дл = Vo/Qд. Это означает также, что плоскопараллельный слой, на который падают плоские ультразвуковые волны, обладает коэффициентом пропускания ф более 0,5 от максимального в интервале частот vJQ . Поскольку добротность нагруженного слоя на основной частоте его колебаний определяется отношением волновых сопротивлений слоя и внешней среды рс/(р1С1), то для полосы пропускания слоя вблизи основной частоты это дает Av = [c.196]

Игути [30] при определении частот и форм собственных колебаний защемленной пластинки искал формы колебаний в виде, удовлетворяющем условиям защемления [c.379]

Итак, как видно из представленных выше соображений, существует определенный недостаток информации в литературе по динамическому поведению кольцевых пластинок при действии растягивающих сил в их плоскости. В Настоящей статье сделана попытка восполнить этот пробел. Как и в предыдущих работах [10,11], тестовая задача здесь также исследуется двумя отдельными путями при помощи метода Рэлея — Ритца с использованием в качестве аппроксимирующих функций простых полиномов. Первоначально будут определены точные значения нагрузок потери устойчивости для различных значений размеров вырезов, различных комбинаций граничных условий типа защемления, шарнирного опи-рания и свободного края, а также для различного числа окружных волн. Полученная таким образом для данного кольца критическая нагрузка потери устойчивости используется затем для определения отдельных значений безразмерного параметра, названного коэффициентом интенсивности нагружения (равного частному от деления текущего значения нагрузки на критическую силу потери устойчивости). Для ряда частных значений коэффициента интенсивности нагружения получены точные значения собственных частот колебаний для широкой области числа окружных волн. Для непосредственного использования инженерами-конструкторами результатов настоящей работы числовые данные представлены в форме таблиц и графиков. [c.32]

Прямоугольные пластинки с прямоугольными или квадратными вырезами широко используются в различных тех-нических сооружениях, поэтому их динамическое поведение представляет значительный интерес для проектировщиков таких машин. Однако количество опубликованных работ, посвященных исследованию этого вопроса, еще довольно невелико. Такахаси [1] при определении собственных частот колебаний прямоугольной пластинки с защемленными краями, имеющей центральное круговое отверстие, использовал метод Рэлея — Ритца, в то время как Кумаи [2] исследовал свободные колебания шарнирно опертой прямоугольной пластинки с центральным круговым вырезом при помощи метода коллокаций. Иога-Рао и др. [3] также исследовали поведение шарнирно опертой прямоугольной пластинки с центральным круговым вырезом, используя при этом метод Рэлея — Ритца для аппроксимирования формы колебаний они использовали алгебраический полином и бигармоническую сингулярную функцию. Аксу и Али [4] представили конечно-разностную формулировку определения собственных частот и форм свободных колебаний прямоугольных пластинок с одним или двумя вырезами. [c.146]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...