О стабильности упругих свойств материала можно судить по стабильности частоты собственных колебаний образца, являющегося упругим элементом в специализированной установке [1]. В установке однотактного действия с электромагнитным силовозбуждением движение консольно закрепленного образца вниз происходит под действием электромагнитной силы, а движение вверх – под действием силы упругости. Таким образом, на образец действует импульсная внешняя сила. Так как сила, действующая на образец, несинусоидальна, а также вследствие зависимости величины это этой силы от положения образца, форма движения образца будет отличаться от синусоидальной.
При получении дифференциального уравнения, описывающего движение образца, предполагалось, что импульс тока в катушке описывается частью синусоиды, кроме того сдвиг фаз между смещением образца и действующей силой был принят за 90 ° (о чем свидетельствуют осциллограммы тока в катушке и смещения образца). Полученная в результате решения функция смещения образца – x(t) разлагалась в ряд Фурье и определялись: постоянная составляющая и амплитуда первой, второй и третьей гармоники.
Из проведенного анализа можно сделать следующие выводы:
● чтобы колебания образца были ближе к синусоидальным необходимо обеспечить скважность тока q ≥ 2;
● наиболее благоприятный режим, обеспечивающий близкие к синусоидальным колебания и равенство напряжений в расчетном сечении образца при растяжении и сжатии имеет место при q = 2;
● при q > 2 содержание постоянной составляющей и высших гармоник в кривой x(t) не превышает 1 %, то есть колебания практически синусоидальны;
● режим с q < 2 позволяет получить более высокую амплитуду колебаний при заданном токе, однако, при этом значительно увеличиваются искажения, поэтому данный режим не рекомендуется использовать при испытаниях.