Диссертация (1025303), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

4.15и 4.16.С композитной пружинойСо стальной пружинойРис. 4.15. Диаграммы одного цикла нагрузки и разгрузки амортизатора спружиной128С композитной пружинойСо стальной пружинойРис. 4.16. Диаграммы одного цикла нагрузки и разгрузки амортизатора скомпозитной и со стальной пружинамиПлощадь, ограниченная диаграммой, равна энергии, поглощаемой зацикл колебаний амортизатора с пружиной.

Если принять допущение, чтовнутреннее демпфирование в стальной пружине пренебрежимо мало, томожно считать, что для системы с амортизатором и стальной пружиной всяплощадь внутри диаграммы будет полностью соответствовать поглощеннойэнергии за один цикл колебаний только одним амортизатором. В случаекомпозитнойпружиныплощадь,ограниченнаядиаграммой,будетсоответствовать поглощенной энергии амортизатором и композитнойпружиной.Величину энергии, поглощенную композитной пружиной ( Wпогл ),можноопределитьамортизаторомиесливычестьизстеклопластиковойобщейпоглощеннойпружиной( Wпогл B )энергииэнергию,поглощенную амортизатором с металлической пружиной ( Wпогл A ).

Поопределенной ранее нагрузочной характеристике пружины и заданной129амплитуде можно установить величину максимальной упругой энергиидеформации композитной пружины для каждого расчетного случая.Для количественной оценки поглощенной энергии за цикл колебанийможно воспользоваться коэффициентом поглощения энергии, которыйхарактеризуется отношением энергии Wпогл, поглощаемой в системе за циклколебаний, к максимальной потенциальной энергии Wmax , которая составляетчетвертую часть всей упругой энергии за тот же цикл колебаний. Такимобразом, коэффициент поглощения определяется выражением [30]:погл КоэффициентпоглощенияWпогл.Wmaxможетбытьсвязанспараметрамидинамической системы через коэффициент потерь, который определяетсяследующим выражением:пот погл.2В свою очередь коэффициент потерь связан с логарифмическимдекрементом колебаний соотношением:пот  .Результаты вычисления энергий по выбранным диаграммам ипоказателей, характеризующим рассеивание энергии в системе приведены вТаблице 19.Величина поглощенной энергии была измерена по результатамобработки 20 циклов колебаний при выходе на установившийся режим.Количество циклов для измерения величины поглощенной энергии былоопределено из требований к ширине доверительного интерваладоверительной вероятностиопределяется по формуле [42]:, при95%.

Минимально количество циклов130(4.1)∆где– коэффициент Стьюдента;– оценка среднеквадратического отклонения ();∆ – половина ширины доверительного интервала.Значение коэффициента Стьюдента зависит от количества измерений,поэтому уравнение (4.1) решается последовательными приближениями.Результатырасчетовдляразличныхдоверительныхвероятностейиинтервалов приведены в Таблице 17.Таблица 17.Необходимое количество замеров в эксперименте90%95%157110,51319310,41927460,33246780,1273387668∆⁄Математическоеожиданиевеличиныпоглощенной99%энергиикомпозитной пружиной определяется по формуле:n~   i 1 Wпогл i ,mnгде n – число циклов;Wпогл i – величина поглощенной энергии композитной пружиной при i-мцикле.Дисперсия величины поглощенной энергии композитной пружинойопределяется по формуле:131n~~  i 1 Wпогл i  mDn 1Значение коэффициента Стьюдента2 .для рассматриваемого количестваизмерений и требуемой доверительной вероятности равноТогдазначениевеличиныпоглощенной2,093.энергиисучетомдоверительного интервала будет равно:Wпогл~ m t~D ~;m  t n~Dn Результаты определения величины рассеянной энергии для режиманагружения с частотой 0,98 Гц и амплитудой 51,8 мм для каждого циклаприведены в Таблице 18.132Таблица 18.Результаты определения величины рассеянной энергии для режиманагружения с частотой 0,98 Гц и амплитудой 51,8 ммWпогл i~Wпогл i  m196,224,080,023191,71195,844,130,073191,82196,264,440,383191,79196,234,440,383191,94196,174,230,173192,03196,354,320,263192,29196,314,02-0,037191,96196,134,170,113191,95196,174,220,163192,22196,314,090,033192,19196,404,210,153192,28196,173,89-0,167192,36195,853,49-0,567192,29195,893,6-0,457192,27196,083,81-0,247192,13196,033,9-0,157192,09196,124,03-0,027192,10196,174,070,013192,11196,294,180,123192,29196,113,82-0,237Wпогл AWпогл192,14B4,0570,249Таким образом для режима нагружения с частотой 0,98 Гц и амплитудой51,8 мм значение величины поглощенной энергии с учетом доверительного133интервала будет равно: Wпогл  4,057  0,2335 .

Вычисление показателей,характеризующихрассеиваниеэнергиибудетосуществлятьсяпоматематическому ожиданию и результаты приведены в Таблице 19.Таблица 19.Величина рассеянной энергии и показателей, характеризующихрассеивание энергии для различных нагрузочных режимов и разныхобъектов исследованияПоказательЗначениеЧастота 0,98 Гц, амплитуда 51,8 ммWпогл A192,2 ДжWпогл B196,3 ДжWпогл4,1 Дж погл0,102пот0,0160,051Частота 1,57 Гц, амплитуда 58,5 ммWпогл A436,8 ДжWпогл B449,7 ДжWпогл12,9 Дж погл0,251пот0,040,125134Таблица 19.

(Продолжение)ЗначениеПоказательЧастота 2,55 Гц, амплитуда 32,5 ммWпогл A202,4 ДжWпогл B206,8 ДжWпогл4,4 Дж погл0,27пот0,0440,135Частота 3,82 Гц, амплитуда 21,4 ммWпогл A122,4 ДжWпогл B125,7 ДжWпогл3,3 Дж погл0,48пот0,0770,24Частота 5 Гц, амплитуда 18,7 ммWпогл A115,3 ДжWпогл B123,9 ДжWпогл8,6 Дж погл1,63пот0,260,815Сравнение поглощенной энергии в результате проведения экспериментаи в модели приведено в Таблице 20.135Таблица 20.Величина энергии, рассеянной композитной пружиной во времяэксперимента и при моделированииЗначение рассеянной энергииНагрузочныйЭкспериментМодельрежимОтносительнаяпогрешностьопределенияЧастота 0,98 Гц,амплитуда 51,8 ммЧастота 1,57 Гц,амплитуда 58,5 ммЧастота 2,55 Гц,амплитуда 32,5 ммЧастота 3,82 Гц,амплитуда 21,4 ммЧастота 5 Гц,амплитуда 18,7 мм4,1 Дж4,22 Дж2,8%12,9 Дж13,83 Дж6,7%4,4 Дж4,69 Дж6,1%3,3 Дж3,41 Дж3,2%8,6 Дж9,47 Дж9,18%Полученная модель композитной пружины с достаточной точностьюповторяет результаты проведения эксперимента (относительная погрешностьопределения не превышает 13%), модель можно считать верифицированной иадекватной.Общий подход по оценке реологических свойств композитной пружины,состоит из следующих этапов:1) Необходимо установить константы вязкоупругости материалов.

Наэтом этапе создается математическая модель для установления связи междукинематическими и силовыми параметрами при проведении эксперимента.1362) Определяются константы материала, описывающие его вязкоупругиесвойства путем обработки экспериментальных данных и проведениемрегрессионного анализа методом наименьших квадратов.3) Оценивается упругодемпфирующие свойства в модели композитнойпружины и сравниваются с другими экспериментальными данными.

Делаетсяоценка точности и адекватности модели.4) В результате окончательно определяются параметры модели, котораяможет быть использована в моделях более высокого уровня для исследованиядвижения КМ.4.6. Выводы по четвертой главе1. Выбраны объекты (четыре исследуемых объекта) для проведенияиспытаний, которые были испытаны для достижения поставленной целиработы.2. Разработан метод проведения испытаний композитной пружины.Описан процесс обработки результатов эксперимента и приводится порядокопределения параметров математической модели композитной пружины.3. Приведено описание общей конструкции стенда, принципа егоработы, а также приведены технические характеристики основных датчиковстенда. Установлено, что выбранное оборудование позволяет реализоватьтребуемые нагрузочные режимы для оценки уровня гистерезисногодемпфирования в материале композитной пружины.4. Результаты сравнения математической модели и экспериментапоказали, что относительная погрешность определения рассеянной энергиикомпозитной пружины в модели и при проведении эксперимента непревышает 13%.

Полученная модель считается верифицированной и являетсяадекватной для исследования упругих свойств композитных пружин с учетомреологических процессов.137Глава 5. Анализ влияния пружины из полимерных композиционныхматериалов на вибробезопасность. Метод расчета упругого элемента,выполненногосприменениемполимерныхкомпозиционныхматериалов, для систем подрессоривания колесных машин5.1. Анализ гистерезисных потерь в шинеДля анализа гистерезисных потерь в шинах использовались разныехарактеристики радиальной упругости шины, которые были получены врезультате стендовых испытаний, результаты испытаний приведены висточниках [43, 44]. Характеристики радиальной упругости шины построеныпо результатам этих испытаний и приведены на Рис. 5.1 – 5.3.Рис. 5.1. Упругодемпфирующая характеристика шины 12,00–20Величинырассеяннойэнергииипоказатели,характеризующиерассеивание энергии для рассмотренных разных шин приведены в Таблице 21.138Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации