Учебный прибор по строительной механике Советский патент 1992 года по МПК G09B23/06 

(/

с

Использование: учебные и наглядные пособия, в частности, по строительной механике. Сущность изобретения1 деформируемый объект - цилиндрическую оболочку помещают в кольцевые приспособления для крепления торцов. Изменяя величину давления в камерах приспособления, обеспечивают различные условия опирания верхнего и нижнего торцов оболочки, при этом демонстрируют явление потери устойчивости, а также определяют критическую силу гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек в зависимости от точки приложения осевой сжимающей силы при расширении возможностей нагружения, приложения не только внешнего избыточного давления, но и внутреннего избыточного давления. 1 ил

Изобретение относится к учебным и наглядным пособиям, в частности по строительной механике, и может быть использовано в учебном процессе ВУЗов.

Известен учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, установленное на стойке нагружающее устройство, выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанное с толкателем верхнее зажимное устройство с установленным между зажимными устройствами деформируемым объектом

Однако известный прибор не позволяет демонстрировать потерю устойчивости тонкостенных гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек различных длин, нагруженных осей сжимающей силой и избыточным внешним давлением.

Известен учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные

на основании нижнее зажимное устройство и стойку, выполненную в виде винта, установленное на стойке нагружающее устройство выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанное с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устройство, установленный между зажимными устройствами деформируемый объект - цилиндрическая оболочка, винтовой ограничитель, установленный на нижнем зажим- ном устройстве , причем зажимные устройства выполнены в виде дисков .при этом диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, нагружающее устройство связано с винтом стойки посредством ходовой и стопорной гаек, а груз установлен на рычаге с возможностью осевого перемещения,

Однако данный прибор не позволяет демонстрировать потерю устойчивости тонко (J

О

4D ho

00

стенных гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек при различных условиях закрепления торцов оболочки, при совместном действии осевой сжимающей силы и внутреннего избыточного давления, и при внецентренном приложении осевой сжимающей силы.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей прибора путем устранения отмеченного недостатка.

Для достижения поставленной цели учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, выполненную в виде винта, установленное на стойке нагружающее устройство, выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанного с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устройство, установленный между зажимными устройствами деформируемый объект - цилиндрическая оболочка, винтовой ограничитель, установленный на нижнем зажимном устройстве, причем зажимные устройства выполнены в виде дисков, при этом диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, нагружающее устройство связано с винтом стойки посредством ходовой и стопорной гаек, а груз установлен на рычаге с возможностью осевого перемещения, имеет на торце- вых поверхностях дисков зажимных устройств кольцевые приспособления для крепления торцов деформируемого объекта, рычаг нагружающего устройства, выполненный телескопическим, с возможностью фиксации в заданном положении, а к каналу в диске нижнего зажимного устройства кроме вакуум-насоса через пульт управления подсоединен насос.

На чертеже показана схема предлагаемого прибора по строительной механике.

Прибор имеет закрепленные на основании 1 нижнее зажимное устройство 2 и стойку 3, выполненную в виде винта. Верхнее зажимное устройство 4 связано с нагружающим устройством закрепленной на стойке 3 посредством ходовой гайки 5 и стопорной гайки 6, между которыми установлена втулка 7. С втулкой 7 связан телескопический градуированный рычаг 8, на котором с возможностью осевого перемещения установлен груз 9. Рычаг 8 связан с верхним зажимным устройством 4 посредством установленного в направляющем стакане 10 толкателя 11. Стакан 10 телескопической тягой 12 соединен со втулкой 7. Телескопический рычаг 8 и телескопическая тяга 12 выполнены с возможностью фиксации винтами 13 и 14 в заданном положении. На нижнем зажимном устройстве 2 установлен винтовой ограничитель 15. Зажимные устройства 2 и 4 выполнены в виде дисков, на

торцевых поверхностях которых установлены кольцевые приспособления 16 для крепления торцов цилиндрической оболочки 17. Кольцевые приспособления 16 состоят из двух камер Р давления, одна сторона кото0 рых. обращенная к оболочке 17, выполнена в виде эластичной мембраны 18. Диск нижнего зажимного устройства 2 имеет канал 19 для соединения трубопроводом с пультом управления 20. который связан с вакуум-на5 сосом 21 и насосом 22. Кроме того в каждую камеру всех кольцевых приспособлений 16 для крепления торцов цилиндрической оболочки 17 от пульта управления 20 подается сжатый воздух (не показано). На пульте уп0 равления 20 расположены вакуумметр 23 и манометры 24 и 25 (не показаны).

Прибор работает следующим образом. Испытывают оболочку 17 устанавливают в кольцевых приспособлениях 16 зажим5 ных устройств 2 и 4. Ограничитель 16 установлен таким образом, чтобы между его верхним торцом и дном глухого отверстия верхнего зажимного устройства 4 был зазор, обуславливающий максимально допу0 стимые перемещения оболочки в момент потери устойчивости (с помощью гаек 5 и 6 устанавливают высоту нагружающего устройства в соответствии с длиной оболочки).

5 Демонстрация явления потери устойчивости и определения критической силы гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек в зависимости от точки приложения осевой сжимающей силы при различных

0 условиях закрепления торцов выполняются следующим образом.

Нагружение осевой сжимающей силой. В исходном положении телескопический рычаг 8 нагружающего устройства дол5 жен занимать горизонтальное положение. При центральном нагружении осевая сжимающая сила прикладывается по линии продольной оси оболочки в точке С. При внецентренном нагружении осевая сжима0 ющая сила прикладывается эксцентрично относительно продольной оси оболочки в одной из точек А, В, М, Выбор режима осуществляется изменением длины телескопического рычага 8 и телескопической тягой 12

5 и фиксации их в заданном положении винтами 13 и 14. Подвижный груз 9 устанавливают на минимально коротком плече телескопического рычага 8. Плавно перемещая груз 9 по рычагу 8, добиваются явления потери устойчивости. При этом выбирается ограничительный зазор, зажимное устройство 4 садится на верхний торец ограничителя 15. Величина критической силы отсчитывается по измерительной шкале 8,

В исходном положении нагружающее устройство отведено в сторону вращением втулки 7 вокруг стойки 3. Зазор между дном глухого отверстия верхнего зажимного устройства А и ограничителем 15 отсутствует. С пульта управления 20 включают вакуумный насос 21, и происходит откачка воздуха из внутренней полости оболочки. Вешнее избыточное давление приводит к потере устойчивости оболочки. Избыточное давление определяется как разность между атмосферным давлением и давлением во внутрен- ней полости оболочки,

Нагружение осевой силой и внешним избыточным давлением.

В исходном положении телескопический рычаг 8 нагружающего устройства ус- танавливают в горизонтальное положение. Изменяя длину телескопического рычага 8 и телескопической тяги 12 и, фиксируя их в заданном положении винтами 13 и 14, выбираем режим центрального или внецент- репного нагружения осевой сжимающей силой. С помощью подвижного груза 9 создается осевая сжимающая сила, меньшая критической. Далее включается вакуум-насос 21 до момента наступления потери ус- тойчивости оболочки. Степень разрежения во внутренней поверхности оболочки контролируется по вакуумметру 23.

Нагружение осевой сжимающей силой и внутренним избыточным давлением.

В исходном положении телескопический рычаг 8 нагружающего устройства устанавливают в горизонтальное положение. Включают насос 22 и надувают оболочку заданным давлением. Величина избыточно- го давления во внутренней полости оболочки контролируется по манометру 24. Изменяя длину телескопического рычага 8 и телескопической тяги 12 и, фиксируя их в заданном положении винтами 13 и 14, вы- бираем режим центрального или внецент- ренного нагружения осевой сжимающей силой. С помощью подвижного груза 9 создается осевая больше критической.

Во всех названных случаях учебный прибор позволяет демонстрировать зависимость критических нагрузок от условий опи- рания оболочки по торцам.

Изменение условий закрепления торцов оболочки обеспечивается конструкцией кольцевых приспособлений 16 для крепления торцов цилиндрической оболочки 17. Для реализации шарнирного олирания торцов оболочки давления в камеры приспособлений 16 не подается. При этом между

мембранами существует зазор, в котором свободно размещаются торцы оболочек. Для реализации жесткого защемления торцов оболочки в камеры приспособления 16 через пульт управления 20 от насоса 22 подается максимальное давление, его величина контролируется по манометру 25. При этом мембраны обжимают торцы оболочки таким образом, что полностью исключают возможность их перемещений. Для реализации упругого закрепления торцов оболочки в камеры приспособления 16 через пульт управления 20 от насоса 22 подается давление, обеспечивающее обжатие торцов оболочки с ограничением их подвижности, зависящей от уровня давления.

Предлагаемый прибор обеспечивает возможность как одинаковых, так и различных условий опирания верхнего и нижнего торцов оболочки.

Предлагаемая учебная установка существенно расширяет дидактические возможности при изучении явлений потери устойчивости гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек, обеспечивая наглядность картины потери устойчивости при расширении возможностей нагружения, различных соотношениях длин и типов подкрепляющих элементов оболочек, а также при различных условиях закрепления торцов оболочки.

Формула изобретения

Учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, выполненную в виде винта, установленное на стойке нагружающее устройство, выполненное в виде рычага с грузом, шзрнирно связанного с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толка-0 телем верхнее зажимное устройство, уста- новленный между зажимными устройствами деформируемый объект - цилиндрическую оболочку, винтовой ограничитель, установленный на нижнем устройстве, причем зажимные устройства выполнены в виде дисков, диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, нагружающее устройство связано с винтом стойки посредством ходовой и стопорной гаек, а груз установлен на рычаге с возможностью осевого перемещения,отличающийся тем,что, с целью расширения демонстрационных возможностей, на торцевых поверхностях дисков зажимных устройств установлены кольцевые приспособления для крепления торцов деформируемого объекта, рычаг нагружающего устройства выполнен телескопическим с возможностью фиксации в

заданном положении, а к каналу в диске ум-насоса через пульт управления подсое- нижнего зажимного устройства кроме ваку- динен насос.

-вММ

VTVT

# & 20 19 I 15 Р К