Учебный прибор по сопротивлению материалов Советский патент 1993 года по МПК G09B23/06 

(Л

С

Назначение: изобретение относится к наглядным учебным пособиям и может быть использовано для демонстрации на лекциях по сопротивлению материалов. Цель изобретения - демонстрация механизма деформирования балки, обусловленного поперечными силами. Существо изобретения: прибор выполнен в виде последовательно соединенных прямоугольных рам, жесткие стержни которых соединены шарнирно, а диагонали выполнены в виде четырех предварительно одинаково натянутых пружин, скрепленных шарнирно в центрах блоков. В шарнирах имеются крюки для навешивания грузов, деформирующих балку, образованную соединенными рамами. Перемещение элементов балки наблюдают. 4 ил,

Изобретение относится к наглядным учебным пособиям и может быть использовано для демонстрации на лекциях по сопротивлению материалов..

Известен учебный прибор по сопротивлению материалов, выполненный в виде шарнирной рамы, имеющий расположенные по ее диагоналям скрещивающиеся стержни, каждый из которых состоит из жестких и деформируемых элементов.

Недостатком является то, что прибор не представляет собой модель балки, а упругие кольца при большой их гибкости могут привести к потере устойчивости сжатых диагональных элементов.

Цель изобретения - расширение диапазона решаемых задач путём демонстрации механизма деформирования балки, обусловленного изолированным влиянием поперечных сил на прогибы.

На фиг.1 показан общий вид прибора; на фиг.2 - блок прибора при сборке; на фиг.З . - то же, после сборки; на фиг.4 - блок в деформированном состоянии.

Учебный прибор содержит основание 1 в виде П-образной рамы, к стойке которой прикреплена балка, состоящая из блоков, образованных жесткими стержнями 2, соединенными шарнирами 3 и диагональными предварительно одинаково натянутыми пружинами 4, В приборе имеются направляющие 6 и нить 7, в нижних узлах балки - крюки 5.

Балка заключена между двумя направляющими 6, представляющими собой прозрачные пластины, прикрепленные к стойкам П-образной рамы по обе стороны от балки. По оси балки к вертикальным стержням прикреплена нить 7,

Учебный прибор работает следующим образом. При подвешивании грузов к крюVI

ю N

ЭЬ

Јь

кам 5 в каждом блоке одна диагональ удлиняется, а другая укорачивается. При этом в .прямоугольных блоках наблюдаются угловые деформации сдвига так, что вертикальные стержни (поперечные сечения балки) поступательно перемещаются без поворотов, а нить 7 изображает линию прогибов балки. В приборе достаточно иметь 3-4 последовательно соединенных блока.

Демонстрация на учебном приборе про- изводится в следующей последовательности. Вначале демонстрируется деформированное состояние балки под действием собственного веса. Перемещения от собственного веса незначительны, что на блюдается при сопоставлении положения контуров блоков и оси балки, наблюдаемых на приборе и вычерченных на прозрачных направляющих 6. Затем к крюкам 5 подвешиваются грузы. При этом за счет удлине- ния одних диагоналей и укорочения других в каждом блоке наблюдаются угловые деформации сдвига в блоках и поступательные перемещения вниз вертикальных жестких элементов. Балка при этом изгиба; ется, точки ее оси получают вертикальные

Формула изобретения

Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий шарнирную раму и связанные с ее вершинами диагональные элементы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации механизма деперемещения (прогибы), поперечные сечения ее не поворачиваются. В балке по мере удаления от точки закрепления наблюдается увеличение прогибов.

Для предотвращения потери устойчивости сжатых диагоналей блоков предварительное натяжение пружин должно быть таким, чтобы при максимальных грузах на балку укорочение пружин в наиболее загружённом блоке было меньше предварительного натяжения.

Для сохранения плоской формы изгиба балка заключена между двумя прозрачными пластинами б. Для удобства регистрации перемещений на поверхности пластин расчерчена прямоугольная сетка, соответствующая контурам блоков до деформации, а также оси балки. На приборе ось балки обозначена нитью 7, прикрепленной к серединам вертикальных стержней блоков.

Учебный прибор по сопротивлению материалов надежен в эксплуатации, компактен, удобен для использования на лекциях, способствует увеличению наглядности, не требует дополнительных измерительных приборов.

формирования балки, обусловленного изолированным влиянием поперечных сил на прогибы, он имеет дополнительные шар-, нирные рамы, все рамы последовательно соединены между собой в балку, при этом диагональные элементы выполнены упругими в виде предварительно натянутых пружин, соединенных шарниром.

ФигЛ

Фиг. 2

Фиг.З

Фее. 4