Учебный прибор по сопротивлению материалов Советский патент 1990 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к области демонстрационных приборов и может быть использовано, например, при изучении в курсах сопротивления материалов и строительной механики процессов растяжения образцов внецент- ренцо приложенной нагрузкой.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей.

На фиг.1 показана общая схема прибора; на фиг.2 - учел I на фиг.1; на фиг.З узел II на фиг.1; на фиг.4 - средство регистрации при на- гружении прибора; на фиг.5 - экспери ментальные эпюры напряжений; на фиг.6 - чсоретические эпюры и, пря кёний.

Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит вертикально установленную на основании раму 1, модель деформируемого бруса, состоящую из набора вертикально расположенных в одной плоскости стержней 2, связанных нижними торцами посредством горизонтальной перемычки 3, и упругих элементов 4, закрепленных одними концами на верхних торцах стергней 2, а другими - на перекладине 5 рамы 1, средство нагружения и средство регистрации деформаций, причем количество счержней 2 должно быть че менее грех.

Средство нагруженпя состоит из связанной с нижними торцаг.н крайних стержней 2 горизонтальной планки 6 и груза 7, установленного на последней с возможностью перемещения.

Средство регистрации состоит из трех горизонтальных реек 8-10, первая лз которых концами закреплена на стойках 11 и 12 рамы 1, вторая рейка 9 закреплена серединой па централном стержне 2, третья рейка 10 серединой шарнирно связана с центральным стержнем, при этом на крайних стержнях установлены поворотные втулки 13, а концы рейки 10 размещены во втулках 13.

Прибор работает следующим образом

Перед началом Демонстрации обучаемым объясняют, что внутреннее строе™ ние деформируемого бруса представляет собой волокнистую стружку, при этом волокна моделируются стержнями 2. Кроме .этого, поясняют, что нагру- жение бруса производится только по одной из главных осей инерции его сечения.

0

0

5

0

5

0

5

0

5

Вначале демонстрируют растяжение модели бруса центрально приложенной силой. Для этого, перемещая груз 7 по планке 6, устанавливают его под центральным стержнем 2 (по оси модели деформируемого бруса) и наблюдают за перемещением реек 9 и 10. В данном случае за счет деформации упругих элементов 4 они перемещаются го ризонтально вниз на одинаковую величину по отношению к рейке 8, что сви- детельствует о наличии только растягивающих напряжений. Затем, переместив груз 7 на некоторое расстояние от центрального стержня, демонстрируют внецентренное растяжение бруса.

Под действием внецентренно приложенной силы рейка 9 остается в том же положении, фиксируя деформацию бруса от центрально приложенной нагрузки. Рейка 10 занимает наклонное положение по отношению к рейкам 8 и 9, при этом наклон рейки 10 обеспечивается за счет перемещения ее концов в поворотных втулках 13, закрепленных на крайних стержнях 2. Наклон рейки 10 свидетельствует о наличии Б брусе при знецентренно приложенной нагрузке изгибающего момента, равного по величине произведению силы на плечо, равное расстоянию от точки приложения силы до центрального стержня (оси бруса).

Причем фигура, образованная крайними стержнями 2 и рейками 8 и 9, соответствует эпюре напряжений только от действия осевой растягивающей силы, а фигура, образованная крайними стержнями 2 и рейками 8 и 10 - эпюре напряжений от действия на брус внецентренно приложенной силы, т.е. суммарной эпюре от действия осевой растягивающей силы и изгибающего момента .

Меняя эксцентриситет (плечо; действия нагрузки, демонстрируют различные случаи нагружения бруса вне- центренной силой и соответствующие этим случаям нагружения эпюры напряжений, возникающих в брусе.

Использование изобретения позволит наглядно иллюстрировать, например, в лекционных демонстрациях на- гружение бруса как центральной, так ивнецентренной силой с соответствующими этим случаям нагружения эпюрами напряжений.

2If

Ю

Я

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет иллюстрировать нагружение бруса внецентренно приложенной растягивающей нагрузкой. Прибор содержит раму 1, модель деформируемого бруса, состоящую из стержней 2, связанных перемычкой 3, и упругих элементов 4, закрепленных на верхних торцах стержней 2 и на перекладине 5 рамы 1, средство нагружения, состоящее из горизонтальной планки 6 и груза 7, установленного на последней с возможностью перемещения, и средство регистрации, состоящее из трех горизонтальных реек 8 - 10. Рейка 8 концами закреплена на стойках 11, 12 рамы 1, рейка 9 закреплена серединой на центральном стержне 2, рейка 10 серединой шарнирно связана с центральным стержнем. На крайних стержнях установлены поворотные втулки, а концы рейки 10 размещены в этих втулках. Устанавливая груз 7 под центральным стержнем 2 (по оси модели деформируемого бруса), моделируют нагружение бруса центрально приложенной силой, а деформации определяют по перемещению реек 9 и 10. Сместив груз 7 от центрального расположения на некоторое расстояние, моделируют нагружение бруса внецентренно приложенной силой. Наклон рейки 10 свидетельствует о наличии в брусе изгибающего момента, равного по величине произведению силы на плечо от точки ее приложения до оси бруса. Фигуры, образованные стержнями 2 и рейками 8 - 10, соответствуют эпюрам напряжений. 6 ил.

Фиг.2

Фиг.3

73

Фиг4

Редактор О.Юрковецкая

Фие.6

Составитель Р.Ужвий Техред М.Ходанич

Заказ 333

Тираж 387

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина , 101

Фае. 5

Корректор О.Кравцова

Подписное