Динамические испытания конструкций

44 
- резкими изменениями тяги двигательной установки при трогании, 
разгоне, движении и торможении; 
- вибрационными нагрузками от двигательной установки;
- акустическим полем, создаваемым шумом струи при старте; 
- турбулентностью пограничного слоя на участке движения с 
максимальным скоростным разгоном; 
- внешними взрывными действиями и т.д. 
Исходя из изложенного выше, по физической структуре 
динамические нагрузки при эксплуатации подразделяются на 
следующие виды: 
- ударные грузки; 
- установившиеся и неустановившиеся колебания (вибрации); 
- акустические нагрузки. 
Вибрации представляют собой продолжительные знакопеременные 
движения, вызываемые колебательными силами, природа которых 
заложена в схеме конструкции и условиях ее эксплуатации. 
Удар – мгновенное приложение к конструкции внешних сил. 
Основными характеристиками, описывающими вибрационное 
воздействие, являются (при представлении в виде гармонического 
воздействия): 
- ускорения [a] (м/с
2
), или перегрузка [h] – ускорение, отнесенное к 
ускорению свободного падения [g], измеряется в единицах. 
- f – частота колебаний, характеризующая число колебаний в 
секунду, измеряется в Гц (l Гц – l кол./c); 
- t – время воздействия [с]. 
Перегрузка и частота колебаний – это основные понятия из 
колебательных 
процессов, 
введение 
их 
в 
характеристики 
динамического воздействия связано с представлением до недавнего 
прошлого вибрационных процессов при эксплуатации различных 
объектов в виде гармонических колебаний, это связано с простотой 
математического аппарата, удобством в использовании при испытаниях 
и наличием соответствующего оборудования. 
Частота связана с периодом колебаний выражением 
f
T сек





1
1
. 
Связь частоты колебаний с круговой частотой 

: 

f. 
Параметры 
гармонической 
вибрации 
определяются 
из 
соотношений: 
- текущее перемещение: 
х = Asin2

ft, 
- скорость вибрации определяется дифференцированием: 
ft
f
A
π
2
cos
π
2


. 

45 
Ускорение вибрации равно второй производной от перемещения 
по времени: 
 
a
f
A
ft
 

2
2
2


sin
. 
С учетом максимального значения ускорения a
max
при
sin2
1

ft

получаем a
f A

4
2
2

, с учетом n
a
g

получаем 
n
f
g
A

4
2
2

при подстановке [n] в единицах [g], [f] в 
Гц, [g] в мм/с
2
и А в мм. 
Получаем выражение 
A
h
f

250
2
. 
(2.1) 
Полученные выражения определяют связь между частотой, 
перегрузкой и перемещением при гармонических колебаниях и широко 
используются в практической инженерной деятельности при анализе 
гармонических колебаний. 
В общем виде физические процессы, протекающие при 
эксплуатации любого объекта, суть случайные процессы, к ним можно 
отнести: 
- случайные пульсации тяги двигательной установки относительно 
номинального положения, что связано, в свою очередь, со случайным 
процессом горения топлива в двигательной установке, случайным 
процессом подачи топлива и т.д.; 
- случайным характером турбулентного обтекания объекта и 
случайными порывами ветра. 
Все это приводит к тому, что возникновение вибраций объекта 
носит характер случайных процессов, основными характеристиками 
которых являются: спектральная плотность, среднеквадратическое 
значение, частотный диапазон и продолжительность процесса. 
G – спектральная плотность – измеряется в 
g
rэ
2






. 
Спектральная плотность – энергетическая характеристика - 
характеризует энергию вибрационных процессов, отнесенную к 
определенному частотному диапазону. 
В общем виде спектральная плотность определяется по 
выражению: 


G
f
X t f
f at
T
f
T

 


lim
, ,
,
1
0
2
0



(2.2) 
где X
2
– реализация случайного процесса; 

f – полоса частот, Т – 
продолжительность процесса. 

46 
Среднеквадратическое значение процесса определяется по 
выражению: 
 


S f g

и связано с максимальным значением гармонической вибрации 
выражением: 
а
га
max
р

3

. 
Связь гармонического процесса со случайным производится 
выражением: 
 
G
k
a
а
k
f
k
га



max
р
;
2
2
9
2




. 
(2.3) 
Конструкции современных объектов вооружения и военной 
техники представляют собой достаточно сложные механические 
системы, включающие в себя различные элементы – оболочки, 
пластины, рамы, фермы, различные оптико-локанические электронные 
системы. Поэтому теоретический расчет даже с использованием 
современных вычислительных средств зачастую бывает проблематичен. 
Поэтому вновь разрабатываемые и модернизируемые конструкции 
изделий подвергаются прочностным испытаниям, в частности, 
вибрационным испытаниям, на штатные воздействия, характерные для 
каждого этапа эксплуатации испытуемого объекта. 
Для примера приводятся количественные значения уровней 
воздействия для типовых случаев эксплуатации. 
Транспортировка железнодорожным транспортом: 
F = 5...50 Гц, перегрузки – (0,2...l,0)g, T – десятки часов. 
Авиационная транспортировка: 
F = 50...300 Гц, перегрузки – (0,2...5,0)g, Т – десятки минут 
(несколько часов). 
Полет ракетно-космической техники: 
F = 1...2500 Гц, перегрузки – (1...100)g, T – десятки минут. 
Автомобильная транспортировка: 
F = 2...40 Гц, перегрузки – (1...3)g, T – десятки часов. 

жүктеу/скачать 2,01 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: