Учебный прибор по строительной механике Советский патент 1990 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении в курсах строительной механики и сопротивления материалов устойчивости оболочек вращения под действием внешних сил.

Цель изобретения - расширение ди- газона решаемых задач путем демонстрации влияния локальных динамиче.ьх нагрузок на устойчивость оболочки.

На фиг.1 дан прибор, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1;на фиг.З - схема пульта управления.

Прибор содержит размещенные на основании 1 стойку 2 и шаровую опору 3, в которой установлено нижнее ч атомное, устройстве 4, верхнее зажимное устройство 5, средство нагру- жения, состоящее из установленного на стойке 2 рычага 6 с грузом 7,свя- j L-iHoro шаровой опорой 8 с верхним ажимкь. устройством 5, и размещенно - на основании 1 ограничителя 9 перемещений рычага 6, деформируемый объект в виде оболочки Ю вращения, размещенной между зажимными устрой- ствами, толкатель 11, установленный на стойке 2 с возможностью перемещения, источик 12 давления с вакуум- насосом и пультом 13 управления, связанный магистралями 14 с внутренней полостью оболочки Ю, и дополнительный источник 15 давления с электропневмоклапаном 16, связанным с пультом 13 управления и толкателем 11.

5

5

Q

.- ., ,

55

Толкатель 11 состоит из полого корпуса 17 и размещенных в нем поршня 18 и штока 19, контактирующего с боковой поверхностью оболочки 10. Пульт управления 13 состоит из источника 20 питания, ключей 21 и 22, вентилей 23 и 24, трехпозиционных кранов 25 и 26, вакуумметра 27 и манометра 28. Кроме этого, на рычаге 6 установлен противовес 29, а перемещение и фиксирование толкателя 11 по стоике 2 осуществляется посредством ходовой 30 и стопорной 31 гаек.

Прибор работает следующим образом, Перед началом проведения опыта закрепляют оболочку 10 в зажимных устройствах 4 и 5 и устанавливают в шаровые опоры 3 и 8, обеспечивая тем самым передачу на оболочку 10 только осевой нагрузки. Затем устанавливают высоту ограничителя 9 такой, чтобы груз 7 воздействовал на оболочку 10 только до момента потери оболочкой устойчивости, уравновешивают рычаг 6 противовесом 29 и задают уровень осевого сжатия оболочки 10 пуч ем установки на рычаг 6 соответствующего груза 7. После этого воздействуют на оболочку 10 внешним избыточным давлением, которое создается путем понижения давления в полости оболочки посредством откачки из нее воздуха вакуум-нососом по магистралям 14, при этом напряжение на вакуум-насос подается с пульта 13 управления от источника 20 питания через ключ 21. Затем отключают вакуум-насос и, открывая вентиль 23 сообщают между собой источник 12 давления и внутреннюю полость оболочки

10,контролируя давление при этом по вакуумметру 27. После этого устанавливают на заданной высоте толкатель 11, выдвигают, например, рукой шток 19 до контакта его с боковой поверхностью оболочки 10. Подава от дополнительного источника 15 давления давление в полость толкателя

11,перемещают шток 19 до контакта

с оболочкой 10 и создают статическую локальную нагрузку на оболочку 10, уровень которой контролируют по манометру 28, при этом источник 15 давления связан с полостью толкателя 11 через кран 26, вентиль 24 и открытый электропневмоклапан 16. Зная площадь юршня 18, давление, контролируемое пс манометру 28, определяют величину локальной силы, действующей на боковую поверхность оболочки 10. По достижении в полости толкателя заданного статического давления закрывают электропневмоклзпан 16 ключом 22.

Для создания локальной динамической ндгрузки открывают вентиль 24, соединяя тем самым источник 15 давления с электропневмоклапаном 16. Затем ключом 22 открывают электропневмоклапан 16, в результате чего давление от источника 15 давления в виде импульса поступает в полость толкателя 11 и, импульсивно воздействуя на поршень 18 со штоком 19, создает силовой (динамический) импульс на оболочку 10. Многократно подавая импульсы от источника 15 давления в толкатель 11, добиваются потери устойчивости оболочки 10.

Изменяя величину осевой нагрузки оболочки 10 путем установки различных грузов 7, внешнее (внутреннее) избыточное давление путем откачки (подачи) воздуха из оболочки, а также величину и точку приложения локальной динамической нагрузки путем создания различных по мощности импульсов от источника 15 давления и перемещения толкателя 11 по высоте стойки 2, исследуют различные случаи потери устойчивости оболочки от воздействующих на нее внешних факторов. Применение изобретения позволяет в лекционных демонстрациях исследовать влияние локальных динамических нагрузок на устойчивость оболочки.

5 Формула изобрети -ч и

Учебный прибор по строительной механике, содержащий размещенные на основании нижнее зажимное устройст0 во и стойку, верхнее зажимное устройство, средство нагружения, состоящее из установленного на стойке рычага с грузом, связанного с верхним зажимным устройством, и размещенко5 го на основании ограничителя перемещений рычага, деформируемый объект в виде оболочки вращения, размещенной между зажимными устройствами, толкатель, установленный на стойке

0 с возможностью перемещения, и источник давления с пультом управления, Связанный магистралями с внутренней полостью оболочки, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации влияния локальных динамических нагрузок на устойчивость оболочки, он снабжен шаровыми опорами, размещенными между верхним зажимным устройством и рычагом и между нижним зажимным устройством и основанием, дополнительным источником давления с электропневмоклапаном, связанным с пультом управлг

, ния и толкателем, который состоит из полого корпуса и размещенных в нем поршня и штока, контактирующего с боковой поверхностью оболочки.

5

0

г

л бокуун- - на сосу

«21

/f.}

22 |

21

23

20

-Г

Ik

I

MX3%fr 0 $

25 JftI

-w I

.

21

20

-Г

23

Ik

Изобретение относится к демонстрационным приборам по строительной механике и сопротивлению материалов и позволяет исследовать влияние локальных динамических нагрузок на устойчивость оболочки. Прибор содержит стойку 2 и шаровую опору 3, в которой установлены нижнее 4 и верхнее 5 зажимные устройства. Средство нагружения состоит из рычага 6 с грузом 7 и противовесом 29, связанного шаровой опорой 8 с верхним зажимным устройством, и ограничителя 9 перемещений рычага. Прибор имеет также оболочку 10, толкатель 11, источник 12 давления с вакуум-насосом, связанный магистралями 14 с полостью оболочки. Оболочку устанавливают в шаровых опорах и прикладывают к ней осевую сжимающую силу посредством груза. Затем воздействуют на оболочку внешним (внутренним) избыточным давлением. После этого перемещают шток толкателя до контакта с оболочкой и создают на нее статическую локальную нагрузку и по достижении заданного давления закрывают электропневмоклапан. Для создания локальной динамической нагрузки соединяют источник 15 давления с электропневмоклапаном и открывают его, в результате чего давление, импульсивно воздействуя на поршень толкателя со штоком, создает динамический импульс на оболочку. Изменяя величину осевой нагрузки оболочки, избыточное давление, а также величину и точку приложения локальной динамической нагрузки, исследуют различные случаи потери устойчивости оболочки. 3 ил.

в атмосферу Фиг.Э