Учебный прибор по сопротивлению материалов Советский патент 1989 года по МПК G09B23/06 

диально закрепленные на опорах 3,4, и помещенный между опорами деформиру- ечый объект, имеющий набор установленных параллельно оси 6 стержней 9, каждый из которых связан с неподвижной опорой 3 шаровым шарниром 10, а с поворотной опорой 4 - скользящим шаровым шарниром 11, установленный по оси опор вап 12, диски 13 с выре- зеат в виде секторов, установленные на валу 12 с возможностью поворота относительно последнего и связанные со стержнями 9, шторные элементы для перекрытия вьфезов в дисках 13, вы- полненные в виде закрепленных на валу 12 секторов, набор прутков 16, размещенных в вырезах и шарнирно закрепленных на радиальных штырях 7j8 и дисках 13, и размещенную в вырезах дисков ппастину 17, закрепленную на Г-образном рычаге 5 и имитирующую продольное радиальное сечение деформируемого объекта. Демонстрация опыта основана на теории о волокнистой структуре вала, в соответствии с которой стержни 9 и прутки 16 являются волокнами вала, а диски 13 - его

поперечными сечениями, при этом в исходном состоянии эти элементы делят деформируемый объект по его длине на ряд прямоугольников. Воздействуя на поворотную опору 4, поворачивают ее на некоторый угол и фиксируют в этом положении. В результате этого стержни 9, прутки 16 и диски 13 также поворачиваются на некоторые углы и образовывают с неподвижной пластиной 17 так называемые углы сдвига, величина которых зависит от радиуса, на котором расположены прутки 16 (волокна стержня) от оси 6 деформируемого объекта, а образованные по длине последнего из этих элементов прямоугольники деформируются (перекашиваются), что и наблюдают обучаемые. Изменение же угла закручивания рассматриваемого сечения (диска 13) относительно неподвижного сечения (опора 3) характеризуется углами, образованными кромками вырезов дисков 13 и пластиной 17 и зависящими от расстояния, на котором расположено рассматриваемое сечение от неподвижной опоры 3. 3 ил.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет значительно расширить демонстрационные возможности при изучении в курсе сопротивления материалов углов сдвига и углов закручивания в произвольных сечениях деформируемых объектов (стержней) в зависимости от их текущих радиусов поперечных сечений и текущих расстояний, на которых расположены эти сечения по отношению к неподвижному сечению (опоре). Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит соосно установленные на стойках 1, 2 неподвижную 3 и поворотную 4 цилиндрические опоры, закрепленный на неподвижной опоре Г-образный рычаг 5, длинное плечо которого расположено параллельно геометрической оси 6 опор 3, 4, а короткое-радиусу поворотной опоры, два штыря 7, 8, радиально закрепленные на опорах 3, 4, и помещенный между опорами деформируемый объект, имеющий набор установленных параллельно оси 6 стержней 9, каждый из которых связан с неподвижной опорой 3 шаровым шарниром 10, а с поворотной опорой 4 скользящим шаровым шарниром 11, установленный по оси опор вал 12, диски 13 с вырезами в виде секторов, установленные на валу 12 с возможностью поворота относительно последнего и связанные со стержнями 9, шторные элементы для перекрытия вырезов в дисках 13, выполненные в виде закрепленных на валу 12 секторов, набор прутков 16, размещенных в вырезах и шарнирно закрепленных на радиальных штырях 7, 8 и дисках 13, и размещенную в вырезах дисков пластину 17, закрепленную на Г-образном рычаге 5 и имитирующую продольное радиальное сечение деформируемого объекта. Демонстрация опыта основана на теории о волокнистой структуре вала, в соответствии с которой стержни 9 и прутки 16 являются волокнами вала, а диски 13 - его поперечными сечениями, при этом в исходном состоянии эти элементы делят деформируемый объект по его длине на ряд прямоугольников. Воздействуя на поворотную опору 4, поворачивают ее на некоторый угол и фиксируют в этом положении. В результате этого стержни 9, прутки 16 и диски 13 также поворачиваются на некоторые углы и образовывают с неподвижной плоскостью 17 так называемые углы сдвига, величина которых зависит от радиуса, на котором расположены прутки 16 (волокна стержня) от оси 6 деформируемого объекта, а образованные по длине последнего из этих элементов прямоугольники деформируются (перекашиваются), что и наблюдают обучаемые. Изменение же угла закручивания рассматриваемого сечения (диска 13) относительно неподвижного сечения (опора 3) характеризуется углами, образованными кромками вырезов дисков 13 и пластиной 17 и зависящими от расстояния, на котором расположено рассматриваемое сечение от неподвижной опоры 3. 3 л.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении в курсе сопротивления материалов процессов кручения стержней.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей.

На фиг,1 показан прибор, общий вид; на фкг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 - прибор в процессе .демойст рации, общий вид.

Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит соосно установленные на стойках 1 и 2 неподвижную 3 и поворотную 4 цилиндрические опоры, закрепленный на неподвижной опоре 3 Г-образный рычаг 5, длинное плечо которого расположено параллельно геометрической оси 6 опор 3 и 4, а короткое - радиусу поворотной опоры 4, два штыря 7 и 8, радиально закрепленные на опорах 3 и 4, и помещенный между опорами деформируемый объект,

Деформируемый объект имеет набор установленных параллельно оси 6

0

5

опор 3 и 4 стержней 9, каждый из которых связан с неподвижной опорой 3 шаровым шарниром 10, ас поворотной 5 опорой 4 - скользящим шаровым шарниром 11, установленный по оси опор вал 12, диски 13 с вырезами 14 в виде секторов, установленные на валу 12 с возможностью поворота относительно последнего и связанные со стержнями 9, шторные элементы для перекрытия вырезов 14 в дисках 13, выполненные в виде закрепленных на валу 12 секторов 15, набор прутков 16, размещенных в вырезах 14 и шарнирно закрепленных на радиальных штырях 7,8 и дисках J3, и размещенную в вырезах дисков 13 пластину 17, закрепленную на Г-образном рычаге 5 и имитирукнцую продольное радиальное сечение деформируемого объекта.

Прибор работает следующим образом. Перед началом демонстрации обучаемым объясняют, основываясь на теории о волокнистой структуре вала, что стержни 9 и прутки 16 являются волокнами вала, а диски 13 - его поперечными сечениями, при этом в исходном

0

5

состоянии стержни 9, прутки 16 и диски 13 делят деформируемый объект по его длине на ряд прямоугольников.

Воздействуя на поворот1гую опору 4 поворачивают ее на некоторый угол и фиксируют в этом положении, В результате этого стержни 9, прутки 16 и диски 13 также поворачиваются на некоторые глы и образуют с неподвижно пластиной 17 уп .ы, называемые углами сдвига - у, , Jj, J,, J, величина которых зависит от радиуса р , на котором расположены прутки 16 (волокна стержня) от оси 6 деформируемого объекта. При этом отмечают, что поперечное сечение деформируемого объекта (опоры 3,4, диски 3) осталось ппоским, неизменным по диаметру и перпендикулярным оси 6 деформируемог объекта, радиусы поперечных сечений (радиальные штыри 7 и 8 и края вырезов 14 дисков 13) остались неизменными и прямолинейными, длина деформи- руемо,го объекта (расстояние между опорами 3,4 и дисками 13) также осталась неизменной, а демонстрация явления сдвига характеризуется деформаиией (перекосами) прямоугольников, образованных по дпине деформируемого объекта стержнями 9, крутками 16 и дисками 13.

Изменение же угла закручивания рассматривамого сечения (диска 13) относительно неподвижного сечения (опора 3) деформируемого объекта характеризуется углами q , образованными верхними кромками вырезов 14 дисков 13 и неподвижной пластиной 17 и зависящими от расстояния Z, на котором расположено рассматриваемое сечение от неподвижной опоры 3.

Применение изобретения позволит значительно расширить демонстрационные возможности при изу-чении углов сдвига и углов закручивания в произвольных сечениях деформи- руемых объектов в зависимости от их текущих радиусов поперечных сечений и текущих расстояний, на которых расположены эти сечения по отношению к неподвижному сечению (опоре).

Форму л а изобретения

5

0

Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий соосно установленные на стойках неподвижную и поворотную цилиндрические опоры, закрепленный на неподвижной опоре Г-образный рычаг, дпинное плечо которого расположено параллельно геометрической оси опор, а короткое - радиусу поворотной опоры, и помещенный между опорами деформируемый объект, выполненный в вида набора {установленных параллельно оси опор стержней, каждый из которых связан с одной из опор шаровым шарниром, а с другой - скользящим шаровым шар- ниром, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей, он снабжен двумя штырями, радиально закрепленными на опорах, а деформируемый объект снабжен установленным по оси опор валом, дисками с вырезами в виде секторов, установленными на валу с возможностью поворота относительно последнего и связанными со стержнями, шторными элементами для перекрытия вырезов в дисках, выполненными в виде закрепленных на валу сек- . торов, набором прутков, размещенных в вырезах и шарнирно закрепленных на радиальных штырях и дисках, и имитирующей продольное радиальное сечение деформируемого объекта пластиной, размещенной в вырезах дисков и за5

0

5

0

5

крепленной на Г-образном рычаге.

Редактор И.Шулла

фиг.З

Составитель П.Сердечное

Техред М.Дидык Корректор А.Обручар

Заказ 7514/54

Тираж 469

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

- А поВеонито 3

Подписное