Учебный прибор по механике Советский патент 1988 года по МПК G09B23/08 

(21)4217378/31-12

(22)27.03.87

(46) 30. И.88. Бюл. № 44

(71)Марийский политехнический ин- ститут им. А.М.Горького

(72)Б.В.Горский, Ю.А.Кондаков, Н,И.Трутников и К.А.Косов

(53)371.661.67(088.8)

(56)Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М., 1962, с. 43.

(54)УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ

(57)Изобретение относится к демонстрационным приборам-и позволяет при изучении курса сопротивления материалов осуществлять раскрытие статической неопределимости стержневой системы методом сил. Подвешивая

к шарниру 13 груз 14, демонстрируют нагружение статически неопределимой системы, состоящей из трех стержней 3,4,5 и подвешенной к раме 2 посредством упругих деформируемых элементов (пружин) 6,7,8. Убирая в системе лишнюю связь путем удаления гаты- ря 12 и втулки 11, закрепленной на верхней части 9 разрезного стержня 4, освобождают нижнюю часть 10 последнего и приводят тем самым систему в статически определимую. При этом наблюдают и фиксируют, что деформации крайних пружин 6,8 увеличиваются, средняя пружина 7 становится короче, а между торцами частей 9, 10 стержня 4 образуется зазор Р. Вводя в систему гибкие связи 17,18 с грузами 15, приводят ее в систему, эквивалентную первоначальной, но уже

ю

(Л

Ipui.S

статически определимую. Свидетельством этому является то, что все три пружины 6,7,8 в данном случае имеют ту же длину, что и в первом случае, а зазор и Р стал равен нулю, т,е, деформации стержней, имитируемые упругими элементами, равны деформациям стержней первоначальной схемы конструкции. Усилия (вес грузов 15), при которых зазор О, и есть ис1

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано при изучении метода сил при раскрытии статической неопределимости системы в курсе сопротивления материалов.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей.

На фиг. 1 изображен предлагаемый прибор с нераскрытой статической неопределимостью; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - прибор с раскрытой статической неопределимостью путем удаления лишней связи; .на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; ,на фиг. 5 - прибор с раскрытой статической неопределимостью; на фиг, 6- разрез В-В на фиг. 5.

Прибор содержит основание 1, вертикально ус танов.ленную на основании раму 2 с подвешенной к ней статически неопределимой системой, состояще из расположенных в одной плоскости и шарнирно связанных между собой нижними концами трех стержней 3-5, верхние концы которых связаны с рамой 2 посредством упругих деформируемых элементов (пружинами) 6-8, и средство нагружения.

Средний стержень 4 выполнен разрезным и состоит из двух частей 9 и 10, на верхней части 9 закреплена втулка 11 с фиксатором в виде штыря 12, в которой размещена с возможностью перемещения и фиксирования нижняя часть 10 стержня.

Средство нагружения имеет подвешенный к шарниру 13 груз 14, дополнительные груяы 15, блоки 16, установленные на раме 2, и две пары гибкомое усилие в среднем стержне, в результате чего система является уже статически определимой, т.к. раскрытием статической неопределимости системы методом сил является определение усилий, возникающих в элементах конструкции. При этом усилия в крайних стержнях 3,5 определяются с помощью обычных уравнений статики. 6 илГ

ких связей 17 и 18, первая из которых одним концом закреплена на верхней 9, а вторая на нижней 10 частях разрезного стержня 4, при этом ветви

каждой пары гибкой связи размещены по разные стороны от разрезного стержня 4 и направлены навстречу одна к другой, а к свободным их концам подвешены дополнительные грузы

15, причем гибкие связи 18, прикрепленные к нижней 10 части разрезного стержня 4, переброшены через блоки 16.

Прибор работает следующим образом.

. Нагружая систему грузом 14 (фиг. 1), демонстрируют нагружение статически неопределимой системы. При этом визуально наблюдают и фиксируют на какую длину растянулись пружины 6-8, имитирующие деформации стержней 3-5 под действием груза 14.

Вынимая фиксирующий штырь 12, освобождают нижнюю часть стержня и тем самым, убирая в системе лишнюю связь, приводит систему из статически неопределимой в статически определимую (фиг. 3). При этом также визу

ально наблюдают и фиксируют, что

деформации крайних пружин 6 и 8 увеличились, т.е. они удлинились, средняя пружина 7 стала короче, т.е. сократилась, а между торцами верхней и

нижней частей 9 и 10 разрезного стержня 4 образовался зазор dP.

Вводя в систему гибкие связи 17.и 18 с грузами 15 (фиг. 5), приводят ее в систему, эквивалентную первоначальной (фиг. 1), но уже статически

3lA

определимую. Спидетельством этому является жо, что все три пружины 6 - 8 в данном случае имеют ту же длину, что и в первом случае, а зазор стал равен нулю, т.е. деформации стержней, имитируемь1е пружинами, равны деформациям стержней первоначальной схемы конструкции, при этом усилие, создаваемое грузами 15, должно быть таким чтобы в результате дополнительной деформации всех стержней (пружин б - 8 зазор ЛР закрылся, что достигается постепенным добавлением (подбором) грузов 15.

Усилия (вес грузов 15), при которых зазор закроется, и есть искомое усилие в среднем стержне, в результате чего система является уже статически определимой, т.е. раскрытием статической неопределимости системы методом сил является определение усилий, возникающих в элементах конструкции, при этом усилия Б крайних стержнях 3 и 5 определяются с помо- щью обычных уравнений статики.

Применение предлагаемого прибора расширяет дидактические возможности, например, при изучении в курсе сопротивления материалов раскрытия ста- тической неопределимости систем методом сил. Формула изобретения

Учебный прибор по механике, содержащий основание, вертикально установ8

ленную на основании раму с подвешенной к ней статически неопределимой системой, состоящей из расположенных в одной плоскости и шарнирно связанных между собой нижними концами трех стержней, и средство нагружения в виде подвешенного к шарниру груза, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем демонстрации ракры- тия методом сил статической неопре- де.лимости системы, средний стержень выполнен разрезным и состоит из двух частей, на верхней из которых закреплена твтулка с фиксатором, в которой размещена с возможностью фиксирования и перемещения нижняя часть стержня, а средство нагружения снабжено дополнительными грузами, блоками, установленными на перекладине рамы, и двумя парами гибких связей, первая из которых одним концом закреплена на верхней, а вторая - на нижней части разрезного стержня, при этом верхние концы стержней связаны с рамой посредством упругих деформируемых элементов, ветви каждой пары гибкой связи размещены по разные стороны от разрезного стержня и направлены навстречу одна к другой, а к свободным их концам подвещены дополнительные грузы, причем гибкие связи, прикрепленные к нижней части разрезного стержня, переброщены через блоки.

4

I

1

I

t VЧЧХ J

Pu.2

- т

//

.л

fPu,

11