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

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в курсах сопротивления материалов и строительной механике при изучении напряженно-деформируемого состояния конструкций.

Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации процессов воздействия на деформируемый объект знакопеременной нагрузки.

На чертеже представлена схема прибора.

Учебный прибор содержит жесткий кронштейн 1 с горизонтальным элементом 2, к которому крепятся вертикальные упругие связи 3, выполненные в виде пружин, из которых каждая последующая является продолжением предыдущей. Горизонтальные упругие элементы 4 выполнены в виде упругих стержней или пластин, например, из упругой резины или из тонкого материала, при этом, нижний упругий элемент 4 снабжен жесткими тягами 5, соединенными с магнитными якорями 6, выполненными в виде цилиндрического двухполюсного магнита. Статоры 7 электромагнитов установлены под магнитным якорем 6 так, что ось якоря 6 совпадает с осью статора 7, а сам якорь 6 входит во внутрь статора 7. Блок управления и контроля включает в себя управляющий элемент 8, соединенный с регулятором величины и направления тока 9, у которого вход соединен с выходом источника питания 10, а выход - через переключатель каналов 11 соединен с цепями питания статоров 7

V4 ОЭ

00 00

электромагнитов В электроцепи каждого электромагнита установлены сигнализаторы 12 работы каналов в виде сигнальных ламп. На прозрачный экран 13, размещенный перед деформируемым объектом, нанесена координатная сетка, позволяющая качественно оценить величины и характер деформаций.

Учебный прибор работает следующим образом.

Предварительно выбирается точка (точки) приложения нагрузки к упругой системе деформируемого объекта. Выбор точки (точек) приложения нагрузки осуществляется включением соответствующих электрических цепей на переключателе каналов 11. Элементом управления 8 выставляется минимальный уровень тока на регуляторе величины и направления тока 9. Затем включается регулятор тока 9, и напряжение от источника питания 10 поступает через регулятор тока 9 и переключатель каналов 11 на статоры 7 электромагнитов по соответствующей (подключенной) цепи. Одновременно запитывается параллельная электрическая цепь сигнализатора 12 и загорается сигнальная лампа, указывающая, какой именно электромагнит задействован. При этом в обмотках статора 7 наводится магнитное поле, которое воздействует на соосный с данным статором 7 магнитный якорь б, будет его, например, втягивать во внутрь статора. Магнитный якорь 6 через жесткие тяги 5 будет воздействовать на нижний горизонтальный упругий элемент 4, связанный через вертикальные упругие связи 3 с вышерасположенными горизонтальными упругими элементами 4, вызывая их изгиб и общую деформацию объекта. Для увеличения деформации объекта изменяют с помощью управляющего элемента 8 силу тока в регуляторе величины и направления тока 9 и, как следствие, в статоре 7 электромагнита, что вызовет увеличение сил притяжения магнитного якоря 6 и приведет к еще большей деформации объекта. Согласно учебного задания можно изменять знак нагрузки на противоположный при помощи

элемента управления 8 путем изменения направления тока в регуляторе 9. В этом случае подвижный магнитный якорь 6 выталкивается из статора 7 электромагнита и

жесткой тягой 5 воздействует на нижний горизонтальный упругий элемент 4, вызывая его изгиб в противоположном направ- лении, а вместе с ним и перераспределение ft напряжений во всей системе деформируем ого объекта. Варьирование точками приложения нагружающих сил путем подключения тех или иных электромагнитов, а также, изменяя знак и величину нагрузки, дает возможность демонстрировать довольно большое

количество вариантов включения в работу

тонкостенной конструкции деформируемого объекта, а использование координатной

сетки, нанесенной на прозрачный экран 13,

позволит снимать количественные характеристики деформации упругой системы.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я Учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике, содержащий подвешенный к кронштейну деформируемый объект, состоящий из набора горизонтальных расположенных один над другим упругих элементов в вертикальных упругих связей, из которых каждая последующая является продолжением предыдущей, и средство нагружения, взаимодействующее с нижним упругим элементом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации процессов воздействия на деформируемый объект знакопеременной нагрузки, он снабжен средством регистрации перемещений упругих элементов, выполненным в виде размещенного перед

деформируемым объектом прозрачного экрана с нанесенной на нем координатной сеткой, а средство нагружения состоит из набора управляемых электромагнитов, якоря которых установлены с возможностью

выдвижения на разную величину и связаны в заданных точках с нижним упругим элементом, и установленных в электроцепи каждого электромагнита сигнальных ламп.

линш координа/яной сетки

Использование: относится к демонстрационным приборам по сопротивлению ма- териалов и строительной механике и позволяет расширить диапазон решаемых задач путем демонстрации процессов воздействия на деформируемый объем знакопеременной нагрузки. Сущность изобретения: при подаче электрического сигнала заданного уровня на элементы управления, последние воздействуют на электромагниты, взаимодействующие в заданных точках с нижним упругим элементом деформируемого объекта, выполненным из набора взаимосвязанных горизонтальных и вертикальных упругих связей. В результате этого в каждой точке происходит смещение вверх или вниз элементов деформируемого объекта, о величине которого судят по координатной точке, нанесенной на прозрачном экране, размещенном перед деформируемым объектом, а по загоранию сигнальной лампы устанавливают момент срабатывания того или иного электромагнита. Задавая различные управляющие воздействия на электромагниты, демонстрируют различные случаи воздействия на деформируемый объект знакопеременной нагрузки. 1 ил. (Л С