Учебный прибор по сопротивлению материалов Советский патент 1991 года по МПК G09B23/06 

(Л

С

Изобретение относится к демонстрационным приборам по сопротивлению материалов и позволяет расширить диапазон решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости. При помещении грузов 20 на плиту 18 последняя, перемещаясь по направляющим 2, воздействует на стержень 3, установленный в шарнирах, имеющих кронштейн 6 и размещенную в нем втулку со съемными валиками и штыревым фиксатором. Комбинации закрепления стержня во втулке и последней в кронштейне позволяют осуществить девять вариантов защемления стержня, из которых в шести случаях стержень теряет устойчивость в плоскости минимальной жесткости и в трех случаях - в плоскости максимальной жесткости. 3 ил.

о J

Ю СП

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении явления устойчивости нагружаемых стержней.

Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости.

На фиг. 1 показан прибор, общий вид; на фиг. 2 - узел крепления стержня; на фиг. 3 - возможные варианты закрепления стержня и формы потери его устойчивости.

Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит основание 1, смонтированные на оснозании вертикальные направляющие 2 и вертикально размещенный между ними нагружаемый стержень 3, имеющий прямоуюльное поперечное сечение и шарнирами связанный нижним концом с основанием 1, а верхним концом - со средством нагружения. На каждом конце стержня 3 выполнены два параллельных отверстия 4 и 5

Каждый шарнир состоит из П-образного кронштейна 6, имеющего выполненные в его стойках два соосных отверстия 7 и 8. установленной к ронштейне на осях 9 вращения втулки 10, имеющей два соосных сквозных отверстия 11 и 12, оси которых совпадают с осями отверстий 7 и 8 в кронштейне, и две пары соосных параллельных сквозных отверстий 13 и 14, размещенных в каждой паре одно под другим в плоскости, перпендикулярной осям отверстий 7 и 8 в кронштейне, двух размещенных в отверстиях 4 и 5 стержня и отверстиях 13 и 14 втулки съемных валиков 15 и 16 и размещенного в отверстиях 7 кронштейна и отверстии 11 втулки штыревого фиксатора 17 для предотвращения поворота втулки.

Средство нагружения имеет установленную в направляющих 2 с возможностью перемещения горизонтальную плиту 18 с закрепленным в ее центре вертикальным штырем 19 и устанавливаемые на последней грузы 20 при этом направляющие 2 имеют кольца 21 для ограничения перемещений плиты 18.

Один из кронштейнов 6 жестко смонтирован на основании 1 а другой на горизонтальной плите 18

Прибор работает следующим образом Перед началом демонстраций выбирают один из способов (фиг. 3) закрепления стержня 3 в шарнирах Затем посредством валиков 15 и 16 и штыревого фиксатора 17 закрепляют стержень 3 во втулке 10, а последнюю в кронштейне б в соответствии с выбранной схемой установки стержня в опорах Одновременно объясняют обучаемым, что шарнир выполнен таким образом, что позволяет изгибаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в одной мз которых стержень обладает минимальной

жесткостью, а в другой - максимальной.

Для установки стержня в положение, в котором он обладает минимальной жесткостью, шарнир освобождают, например, от штыревого фиксатора 17 и валика 15. Затем

0 производят нагружение стержня путем помещения грузов 20 посредством штыря 19 на плиту 18, которая под действием нагрузки перемещается по направляющим 2, Для предотвращения выхода из строя стержня

5 на направляющих 2 установлены кольца 21, ограничивающие перемещение плиты 18. По достижении нагрузки, от действия которой стержень теряет устойчивость, последний изгибается, что визуально и фиксируют.

0Для установки стержня в положение, в

котором он обладает максимальной жесткостью в шарнир, например, вводят валики 15 и 16 и освобождают его от штыревого фиксатора 17 Затем нагружают стержень ана5 логично вышеописанному опыту. При этом обращают внимание на тот факт, что стержень теряет устойчивость в плоскости максимальной жесткости при действии нагрузки, превышающей нагрузку при поте0 ре устойчивости стержня в плоскости мини- мальной жесткости. Например, при соотношении сторон стержня 1:1,3 максимальная жесткость стержня в 1,6 раза больше его минимальной жесткости. Иллю5 страцией э того служат схемы закрепления и нагружения стержня, представленные на фиг 3, из которых следует, что из девяти возможных вариантов закрепления в шести случаях потеря устойчивости стержня про0 исходит в плоскости минимальной жесткости и только в трех случаях - в плоскости максимальной жесткости.

Использование изобретения позволит наглядно и оперативно производить опыты

5 по исследованию потери устойчивости сжатого стержня в плоскостях его манимальной и максимальной жесткости.

Формула изобретения Учебный прибор по сопротивлению ма0 териалов, содержащий основание, смонтированные на основании вертикальные направляющие и вертикально размещенный между ними нагружаемый стержень имеющий прямоугольное сечение и шарни5 рами связанный нижним концом с основанием, а верхним концом - со средством нагружения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости, на каждом конце стержня выполнены два параллельных отверстия, каждый шарнир состоит из П-образного кронштейна, имеющего выполненные в его стойках два соосных отверстия, установленной в кронштейне на осях вращения втулки, имеющей два соосных сквозных отверстия, оси которых совпадают с осями отверстий в кронштейне, и две пары соосных параллельных сквозных отверстий, размещенных в каждой паре одно под другим в плоскости, перпендикулярной к осям отверстий в кронштейне, двух размещенных н отверстиях

0

стержня и втулки сьемных валиков и разме щенного в отверстиях кронштейна и втулки штыревого фиксатора для предотвращения попорота последней, а средство нагружения имеет установленную о направляющих с возможностью перемещения горизонтальную плиту с закрепленным в ее центре вертикальным штырем и устанавливаемые на последней грузы, при этом направляющие имеют кольца ограничения перемещений плиты, один из кронштейнов жестко смонтирован на основании, а другой - на горизонтальной плите.

;е

Фигг

Ю

CU

41