Модель балки со сменными грузами
Модель балки относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.
Известная модель состоит из станины и консольной балки, жестко заделанной одним концом в станину. Основной недостаток известной модели заключается в том, что она не имеет распределенных нагрузок, которые бы позволяли исследовать зависимость величины изгибных напряжений в балке от их вида (закона изменения) и положения. При этом отсутствует возможность и экспериментального определения напряжений, возникающих в балке.
В предложенной модели балка снабжена продольным направляющим пазом, в котором устанавливаются грузы с направляющими выступами, имеющие различные законы изменения распределенных нагрузок. Балка снабжена тензодатчиком напряжений. Это позволяет значительно расширить диапазон возможностей модели и повысить качество подготовки студентов.
Модель балки относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.
Известна модель [1] (стр.14, рис. 1.14.), состоящая из станины и консольной балки, жестко заделанной одним концом в станину.
Основной недостаток известной модели заключается в том, что она не имеет распределенных нагрузок, которые бы позволяли исследовать зависимость величины изгибных напряжений в балке от их вида (закона изменения) и положения. При этом отсутствует возможность и экспериментального определения напряжений, возникающих в балке.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования, заключается в расширении диапазона возможностей устройства, т.е. для обеспечения исследования зависимости изгибных напряжений, возникающих в балке, от вида (закона изменения) и положения распределенной нагрузки.
Технический результат достигается тем, что балка выполнена с продольным направляющим пазом и снабжена сменными грузами, имеющими направляющие выступы, с возможностью поочередного размещения их в направляющих пазах балки, причем грузы имеют различные законы изменения распределенной нагрузки, например, постоянная линейно распределенная нагрузка, ступенчато изменяемая нагрузка, нагрузка с треугольным законом распределения, нагрузка с криволинейным законом распределения, а также нагрузка с произвольным законом ее распределения, балка снабжена и тензо-датчиком, расположенным на нижней ее стороне.
Это позволяет нагружать консольную балку различными видами (законами изменения) распределенных нагрузок и исследовать зависимость величины изгибных напряжений в балке от их вида и положения. При этом появилась
возможность и экспериментального определения напряжений, возникающих в балке.
На фиг.1 представлена общая схема консольной балки, а на фиг.2-5 схемы сменных грузов.
Полезная модель состоит из станины 1, жестко заделанной консольной балки 2, имеющей продольный направляющий паз, сменных грузов 3, имеющих направляющие выступы, с возможностью поочередного размещения их в направляющих пазах балки. Грузы 3 имеют различные законы изменения распределенной нагрузки, например, постоянная линейно распределенная нагрузка (фиг.1), ступенчато изменяемая нагрузка (фиг.2), нагрузка с треугольным законом распределения (фиг.3), нагрузка с криволинейным законом распределения (фиг.4), а также нагрузка с произвольным законом ее распределения (фиг.5). Балка 2 снабжена и тензодатчиком 4, расположенным на нижней ее стороне.
Полезная модель работает следующим образом.
В направляющие пазы балки 2, жестко закрепленной в станине 1, вводят направляющие выступы груза 3, имеющего постоянную линейно распределенную нагрузку (фиг.1). Нагрузив балку грузом 3, с помощью тензодатчика 4 и измерительной аппаратуры, не показанной на схеме, измеряют возникшие в балке напряжения. Затем груз 3 удаляют из направляющих пазов балки 2, а устанавливают груз 3 со ступенчато изменяемой нагрузкой (фиг.2), и измерения повторяют. И так поочередно измеряют напряжения в балке 2 при установке соответственно груза с треугольно изменяемой нагрузкой (фиг.3), с криволинейным законом распределения нагрузки (фиг.4) и, наконец, с произвольным законом распределения нагрузки (фиг.5). Кроме того, представленные на рис. 2-5 грузы можно устанавливать на балке противоположными сторонами, что удваивает функциональные возможности предложенной полезной модели. Поскольку законы изменения нагрузок известны, то напряжения в балке можно определять теоретически по известным формулам
и сравнивать результаты теоретических расчетов с экспериментальными данными.
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет нагружать консольную балку распределенными нагрузками с различными законами их изменения и исследовать зависимость величины изгибных напряжений в балке от их вида и положения. При этом имеется возможность теоретически определять напряжения, возникающие в балке, и сравнивать теоретические и экспериментальные данные.
Очевидно, что диапазон функциональных возможностей известной модели весьма расширен, что, несомненно, повысит качество подготовки студентов для отечественных отраслей промышленности.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ
1. Лачуга Ю.Ф., Ксендзов В.А. Теоретическая механика. - М.: Колос, 2000. - 376 с.
Модель балки со сменными грузами, состоящая из станины и консольной балки, жестко заделанной одним концом в станину, отличающаяся тем, что балка выполнена с продольным направляющим пазом и снабжена сменными грузами, имеющими направляющие выступы, с возможностью поочередного размещения их в направляющих пазах балки, причем грузы имеют различные законы изменения распределенной нагрузки, например, постоянная линейно распределенная нагрузка, ступенчато изменяемая нагрузка, нагрузка с треугольным законом распределения, нагрузка с криволинейным законом распределения, а также нагрузка с произвольным законом ее распределения, балка снабжена и тензодатчиком, расположенным на нижней ее стороне.
