Портативная установка для исследования флаттера пластины на плоской пружине
Автор: Максим Николаевич Деменков
Организация: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова
В докладе описывается малогабаритная установка для экспериментального изучения аэроупругих колебаний, собранная из доступных робототехнику-любителю деталей, таких как микроконтроллер Ардуино, вентилятор и гибкий тензорезистор, меняющий свое сопротивление при изгибе, к которому присоединена пластиковая пластина. Установка позволяет осуществлять сбор и анализ данных на компьютере и может найти применение в университетском учебном процессе.
Установка является модификацией устройства Flexy (см. https://github.com/martin-kaluz/flexy-arduino/wiki), разработанного в Словацком технологическом университете для обучения студентов основам автоматического управления. В оригинальной версии воздушный поток вентилятора направлен снизу вверх и отклоняет на некоторый угол пластиковую пластину, лежащую на нем и прикрепленную к тензорезистору.
В модифицированной версии пластина установлена почти перпендикулярно вентилятору в горизонтальной плоскости. Наблюдаемый угол отклонения пластины является нелинейной функцией сопротивления тензорезистора. Тензорезистор является и плоской пружиной, в отсутствие подьемной силы возвращающей пластину в исходное положение после отклонения. Микроконтроллер передает по USB данные о сопротивлении и управляет скоростью вращения вентилятора.
Предварительные эксперименты с установкой (см. https://vimeo.com/mdemenkov/flexyflutter) демонстрируют жесткое возбуждение и последующее мягкое затухание колебаний в диапазоне скорости потока 3-5 м/c, а также дивергенцию пластины. Выявлен эффект вязкоупругого гистерезиса тензорезистора (см. https://vimeo.com/mdemenkov/viscoelastic). Для корректного наблюдения угла отклонения необходима идентификация гистерезиса и его учет при обработке поступающих данных. Также, пока не решена задача идентификации всей аэроупругой системы для сравнения эксперимента с результатами численного бифуркационного анализа.
