Учебный прибор по сопротивлению материалов Советский патент 1990 года по МПК G09B25/02 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в курсах сопротивления материалов и строительной механики при изучении особенностей воздействия ударных нагрузок на консольно закрепленную балку.

Цель изобретения - повышение наглядности путем обеспечения сравнения поведения балки под действием статических и динамических нагрузок.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый прибор, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку: на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - узел i на фиг. 1; на фйг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.б - прибор, при действии на балку статический нагрузки; на фиг.7 - то же, при действии на балку динамической нагрузки.

Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит вертикально установленную на основании 1 панель 2,консольно закрепленную на панели 2 горизонтальную балку 3, средство нагружения балки и средство регистрации изгиба балки. Панель 2 имеет сквозные отверстия 4 для закрепления на разной высоте от балки 3 груза. Средство нагружения балки имеет подвешиваемый к балке 3 груз 5, штыревой упор 6, предназначенный для размещения в одном из сквозных отверстий 4 панели, и связанный с грузом 5 крюк 7, охватывающий балку 3, при этом крюк 7 опирается на упор 6.

Средство регистрации изгиба балки состоит из взаимодействующего с подвижным концом балки магнитного ползуна 8, размещенного на имеющейся на панели 2 линейной шкале 9 при помощи вертикально натянутой гибкой связи 10, и установленного с тыльной стороны панели 2 магнитного фиксатора 11. Кроме того, на балке 3 установлен ограничитель 12 перемещения крюка 7. Панель 2 выполняет роль демонстрационного экрана, на котором нанесена визирная линия 13, совпадающая с исходным состоянием ненагруженной балкиЗ, а балка установлена на панели 2 с возможностью регулирования ее

0

0

расположения в пространстве путем винтового соединения 14.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом демонстрации регулировочным винтом 14 устанавливают балку 3 так, чтобы ее ось совпадала с визирной линией 13. После этого приступают к демонстрации, которая состоит из трех опытов. Вначале исследуют статическое нагружение балки. Для этого ползун 8, перемещая по гибкой связи 10, устанавливают в контакте с подвижным концом балки 3 и возле ограничителя 12 осторожно (без рывков и соуда5 рений) подвешивают на крюке 7 груз 5. В результате балка 3, прогибаясь под действием нагрузки, своим подвижным концом перемещает по гибкой связи 10 ползун 8 и занимает определенное положение в пространстве, характеризуемое перемещением конца балки дет (фиг.6), снимаемое с линейной шкалы 9. После этого, возвращая элементы прибора в исходное состояние, приступают к исследованию мгновенного

5 (динамического) нагружения балки при отсутствии высоты свободного падения груза 5. Для этого, используя нижнее отверстие 4 в панели 2, вставляют в него штыревой упор 6 и устанавливают на него крюк 7 с грузом

0 5, при этом между балкой 3 и крюком 7 не должно быть зазора (фиг.З), После этого быстро убирают (выдергивают) штыревой упор 6 из отверстия 4, в результате чего крюк 7 освобождается и балка 3 под действием на5 грузки прогибается, а ее свободный конец, перемещая ползун 8, перемещается вдоль шкалы 9 на расстояние (5дин (фиг.7), которое в два раза больше чем бет .

Приступая к проведению третьесо опыта, заключающегося в нагружении балки грузом, сброшенным с некоторой высоты, также возвращают элементы прибора в исходное состояние. После этого вставляют в верхнее отверстие 4 панели 2 штыревой упор б и устанавливают на него крюк 7 с грузом 5. После извлечения, как и в пред0

ыдущем опыте, крюка 7 из отверстия 4 груз 5. падая с заданной высоты и ударяя по балке, перемещает ее свободный конец Ло шкале 9 на расстояние, которое в три раза больше чем (5ст . Зная характеристики материала, из которого изготовлена балка, ее геометрические параметры и высоту приложения (сбрасывания) груза, производят расчет конца перемещения балки во всех указанных случаях нагружения и сравнивают их с результатами опытов, убеждая тем самым обучаемых в справедливости и достаточном согласовании расчетных и опытных данных.

Использование изобретения позволяет доходчиво и наглядно осуществлят ь демонстрации статического и динамического нагружения консольной балки, подтверждая полученные результаты расчетными данными.

Формула изобретения Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий консольно закрепленную на основании горизонтальную балку, средство нагружения балки, имеющее подвешиваемый к балке груз, и средство регистрации изгиба балки с линейной шкалой, отличающийся тем, что, с целью

повышения наглядности путем обеспечения сравнения поведения балки под действием статических и динамических нагрузок, он снабжен вертикальной панелью, имеющей сквозные отверстия для закрепления на

разной высоте от балки груза, средство нагружения балки снабжено связанным с грузом крюком, охватывающим балку, и штыревым упором, предназначенным для подвешивания крюка в одном из сквозных

отверстий панели, а средство регистрации изгиба балки состоит из взаимодействующего с подвижным концом балки магнитного ползуна, размещенного на линейной шкале посредством вертикально натянутой

гибкой связи, установленного с тыльной стороны панели магнитного фиксатора, при этом балка снабжена ограничителем перемещения крюка.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет осуществлять сравнительные демонстрации статического и динамического нагружения консольно закрепленной балки. Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит установленную на основании 1 панель 2, консольно закрепленную на панели балку 3, средство нагружения, состоящее из подвешенного к балке на крюке 7 груза 5 и штыревого упора, контактирующего с крюком 7, средство регистрации, состоящее из магнитного ползуна 8, размещенного на линейной шкале 9 посредством гибкой связи 10, и установленного с тыльной стороны панели магнитного фиксатора, взаимодействующего с ползуном 8. Подвешивая груз 5 возле ограничителя 12, исследуют три случая нагружения балки 3, в каждом из которых регистрируют по шкале 9 величину прогиба конца балки, равную расстоянию от конца балки, находящейся в исходном состоянии, до перемещаемого балкой ползуна 8 после ее нагружения. В первом случае нагружения исследуют статическое нагружение балки, т.е. плавное приложение нагрузки без рывков и ударов. Во втором случае исследуют динамическое нагружение балки при отсутствии высоты свободного падения груза, для чего крюк 7 устанавливают на штыревой упор, размещенный в нижнем отверстии 4, выполненном в панели 2, и который при проведении опыта быстро убирается из отверстия 4. В третьем опыте груз 5 устанавливают на заданной высоте путем установки крюка 7 на штыревой упор, размещенный в верхнем отверстии 4. Результаты опытов сравниваются с результатами, полученными расчетным путем. 7 ил.

сриг.1

А-А

Фиг.З

Фиг

Фиг. 5

Фиг.6

сригч