Учебный прибор по строительной механике Советский патент 1988 года по МПК G09B23/06 

со со

со

Изобретение относится к демонстрационным приборам по строительной механике и сопротивление материалов и может быть использовано, например, в учебном процессе.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей при демонстрации устойчивости составных стержневых систем в зависимости от размещения преднапрятающего средства

На чертеже представлена схема прибора.

Прибор содержит основание 1, ус-- тановленную на основании вертикальную стойку 2, в которой закреплен составной стержень, состоящий из верхнего 3 и нижнего 4 звеньев, соединенных между собой с помощью шарнира 5. На нижнем звене 4 установлена с возможностью перемещения по нему выдвижт1ая рейка 6 с ползуном 7, На верхнем звене 3 размещен ползун 8, соединенный с ползуном 7 гибкой нерастяжимой связью 9, при этом каждмй ползун снабжен фиксатором 10. Верхний конец выдвижной рейки связан с ползуном 8 преднапрягаю- щим средством 11, представляющим со- бой пружину растяжения. Верхнее звено 3 с помощью шарнира 1. связано со средством нагружения, состоящим из пружины 13 и сменного груза 14, а нижнее звено 4 с помощью щарнира 15 связано с основанием 1,

Перемещая в процессе демонстрации по звену 4 составного стержня выдвижную рейку 6 с ползуном 7 и по звену 3 ползун 8, рассматривают следую- щие четыре случая влияния места распложения преднапрягающего средства на устойчивость конструкции: верхний конец выдвижной рейки располагается в верхнем крайнем положении, несколько ниже, чем в первом случае, но выше шарнира 5, на уровне шарнира 5 и ниже шарнира 5,

Во всех состояниях прибора исходным является прямое положение составного стержня и благодаря гибкой нерастяжимой связи 9, которая должна быть в натянутом состоянии, преднап- рягающее средство имеет одну и ту же длину, в связи с чем им создается одно и то же преднапряжение,

В каждом состоянии на составной стержень воздействуют грузом 14 и.

д

5 0 5 О

5

нарушая кратковременным поперечньгн усилием прямолинейную форму стержня, наблюдают за ним„ При этом значение груза 14, при котором всякое положение стержня является равновесным, в том числе и криволинейное, считают критическим,

В ходе проведения эксперимента демонстрируют, что критическое значение груза для первого состояния является наибольшим. Для второго состояния это значение несколько меньше, В третьем случае критический груз равен нулю, так как равновесным является и прямое, и любое близкое к нему криволинейное положение стержня, В четвертом случае ни одно из кри- волинейнъгх положений равновесным не. будет при любом значении нагрузки, в том числе и равном нулю

Таким образом, преднапрягающее средство, воздействуя на систему, приводит ее в состояние, которое в первом и втором случаях является положением устойчивого равновесия, в третьем - положением безразличного равновесия и в четвертом - неустойчивого ,

Формула изобретения

Учебный прибор по строительной механике, содержащий основание, установленную на основании вертикальную стойку, в которой закреплен составной, состоящий из двух шарнирно соединённых звеньев стержень, преднапрягающее средство, выполненное в виде пружины растяжения, и средство нагружения, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем демонстрации устойчивости стержня в зависимости от размещения преднапрягающего средства, он снабжен выдвижной рейкой, связанной одним концом с нижним звеном стержня с возможностью перемещения вдоль него и двумя ползунами с фиксаторами, один из ползунов размещен на выдвижной рейке, а другой - на верхнем звене стержня, при этом ползуны соединены между собой гибкой нерастяжимой связью, а выдвижная рейка верхним концом связана с размещенным на верхнем звене стержня ползуном посредством преднапрягающего средства.

Изобретение касается демонстрационных приборов по строительной механике и сопротивлению материалов и позволяет повысить дидактические возможности при демонстрации устойчивости составных стержневых систем в зависимости от места размещения на их звеньях преднапрягаюшего средства. Перемещая по звену 4 выдвижную рейку Ь с ползуном 7, устанавливают ее в произвольном месте звена 4 и закрепляют фиксатором 10. На расстоянии, равном длине гибкой связи 9, устанавливают на звене 3 ползун 8о При приложении к составному стержню нагрузки 14, равной критической, стержень теряет устойчивость, вследствие чего его элементы поворачиваются в шарнирах 5, 12 и 15, а преднап- рягающее средство 11 растягивается, стремясь вернуть стержень в исходное состояние. Изменяя место расположения по высоте звеньев 3 и 4 ползуна 8 и выдвижной рейки 6 с ползуном 7 соответственно, демонстрируют влияние преднапрягающего средства 11 на устойчивость составного стержня при постоянном значении преднапряга- ющей силы, что достигается благодаря тому, что ползуны 7 и 8 всегда находятся на одном и том же расстоянии друг от друга, равном длине гибкой связи 9. 1 ил. с (Л