Учебный прибор по сопротивлению материалов

 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет расширить дидактические возможности путем демонстрации усталостных свойств материала испытуемого образца при его циклическом нагружении крутящим моментом , создающим однородное напряженное состояние по длине образца, например, при изучении курсов сопротивления материалов и строительной механики. При нагружении испытуемого образца 8, вьтолненного в виде трубы и размещенного в опорах 4 и 5 в вакуумной камере 2 с экраном, прозрачным для инфракрасного кзпучення,динамическим крутящим моментом, изменяющимся по циклическому закону, от возбудителя 16 колебаний через рычаг 17, ось 14 вращения и зажимное устройство 7 регистрирзпот возникающие в образце деформации тензометрическими датчиками , установленными на поверхности образца, прикладываемый к образцу крутящий момент - датчиком 19 крутящего момента, а возникающую в образце тепловую знергию виброразогрева, характеристики ее рассеивания и усталостные характеристики материала измеряют тепловизором и регистрирующей аппаратурой. Подбирая различные значения сменного груза 15, испытывают образец на различных частотах колебаний, в частности на резонанс- 7f 70 (Л | 4ib 1 00 а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1444867 А 1 (511 4 G 09 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ г -

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4245901/31-12 (22) 18.05.87 (46) 15.12.88. Бюл. В 46 (72) В.А.Трофимов и В.В.Кулинкин (53 371.66/67(088.8) (56) Юденич В,В. и др. Технические средства обучения и типовое учебнолабораторное оборудование. М. 1974, с. 101-102. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет расширить дидактические возможности путем демонстрации усталостных свойств материала испытуемого образца при его циклическом нагружении крутящим моментом, создающим однородное напряженное состояние по длине образца, например, при изучении курсов сопротивления материалов и строительной механики. При нагружении испытуемого образца 8, выполненного в виде трубы и размещенного в опорах 4 и 5 в вакуумной камере 2 с экраном, проэрачньм для инфракрасного излучения, динамическим крутящим моментом, изменяющимся по циклическому закону, от возбудителя 16 колебаний через рычаг 17, ось 14 вращения и зажимное устройство

7 регистрируют возникающие в образце деформации тензометрическими датчиками, установленными на поверхности образца, прикладываемый к образцу крутящий момент — датчиком 19 крутящего момента, а возникающую в образце тепловую энергию виброразогрева, характеристики ее рассеивания и усталостные характеристики материала измеряют тепловизором и регистрирую щей аппаратурой. Подбирая различные значения сменного груза 15, испытывают образец на различных частотах колебаний, в частности на реэонанс0 Ю

1444867

40 ной частоте, соответствующей первой частоте свободных колебаний, Герметичность вакуумной камеры 2 обеспечивается в месте вхождения в нее рычага 17 гибкой мембраной, à по периметру — уплотняющей прокладкой 21.

Закрепление образца в опорах 4 и 5 производится посредством зажимных устройств 6 и 7, состоящих из план1

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курсов сопротивления материалов и строительной меха- 5 ники.

Целью изобретения является расширение дидактических воэможностей путем демонстрации усталостных свойств материала испытуемого образца при его циклическом нагружении крутящим моментом, создающим однородное напряженное состояние по длине образца.

На фиг. 1 представлен предлагаемый прибор, общий вид; на фиг. 2— то же, вид сверху.

Прибор содержит основание 1, смонтированные на основании вакуумную камеру 2 с экраном 3, прозрачным для инфракрасного излучения, вертикальные 2О опоры 4 и 5, в которых посредством эажимных устройств 6 и 7 установлен испытуемый образец 8 в виде трубы, средство нагружения и средство реги" страции параметров.

Зажимные устройства 6 и 7 состоят из планшайб 9, незамкнутых конических колец. 10, прижимных фланцев 11 и винтов 12, при этом планшайба левого зажимного устройства 6 имеет осевые направляющие 13, входящие в отверстия опоры 4 и обеспечивающие за счет их перемещения в этих.отверстиях исключение воздействия осевой силы на испытуемый образец 8, а 35 правая планшайба имеет ось !4 вращения, посредством которой она связана со средством нагружения, и средство, например в виде винтов, для установки сменного груза 15 °

Средство нагружения состоит из сменного груза 15 и возбудителя 16 шайб 9, незамкнутых конических колец 10 прижимных фланцев 11 и винтов 12, при этом планшайба левого эажимного устройства 6 имеет осевые направляющие 13, позволяющие исключить воздействие осевой силы на испытуемый образец 8 за счет их перемещения в отверстиях опоры 4. 2 ил. колебаний, связанного посредством рычага 17 с осью 14 вращения правой планшайбы.

Средство регистрации параметров состоит из тепловизора (не показан), оптическая ocb которого направлена через. экран 3 на испытуемый образец 8, тенэометрических датчиков 18 деформации, установленнь1х на испытуемом образце, датчика 19 крутящего момента, установленного на рычаге 17 и регистрирующей аппаратуры {не показана).

Герметичность вакуумной камеры 2 обеспечивается в месте вхождения в нее рычага 17 гибкой мембраной 20, по периметру - уплотняющей прокладкой 21.

Прибор работает следующим образом.

Однородное напряженное состояние по длине испытуемого образца создается за счет установки сменного rpysa 15 и исключения воздействия на испытуемый образец осевой силы (обеспечивается конструкцией левого зажимного устройства 6).

При включении возбудителя 16 колебаний нагружают испытуемый обра" зец 8 динамическим крутящим моментом, изменяющимся но циклическому закону, при этом усилие от возбудителя колебаний передается образцу через рычаг 17, ось 14 вращения и зажимное устройство 7. Возникающие в образце деформации регистрируют тензометрическими датчиками 18, прикладываемый к образцу крутящий момент — датчиком 19 крутящего момента, а возникающую в образце тепловую энергию виброразогрева, характеристики ее рассеивания и усталост14

ВНИИПИ Заказ 6510/53 Тираж 459 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ные характеристики материала измеряют тепловизором и регистрирующей аппаратурой.

Подбирая различные значения сменного груза 15, испытывают образец на различных частотах колебаний, в частности на резонансной частоте, соответствующей первой частоте свободных колебаний.

Прибор позволяет демонстрировать и регистрировать энергию, затраченную на образование микродефектов в материале испытуемого образца с использованием законов гистерезиса за счет информации, снимаемой с датчиков 18 и 19, а также энергию, накопленную в материале при его циклическом нагружении крутящим моментом в виде тепла, регистрируемую тепловизором.

Применение предлагаемого прибора позволяет значительно расширить дидактические возможности при изучении сопротивления материалов и в строительной механике при изучении усталостных свойств материала образца при его нагружении циклическим крутящим моментом, сОздающим однородное напряженное состояние по длине образца.

Формула изобретения

Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий. основание, 44867 испытуемый образец в виде трубы, установленную на основании вертикальную опору, на которой горизонтально закреплен испытуемый образец, сред- ство нагружения, имеющее рычаг и сменный груз,и средство регистрации параметров, о т л и ч,а ю шийся тем, что, с целью расширения дидак1ð тических возможностей путем демонстрации усталостных свойств материала испытуемого образца при его циклическом нагружении крутящим моментом, создающим однородное напряженное сос15 тояние на длине образца, он снабжен герметичной вакуумной камерой с экраном, прозрачным для инфракрасного излучения, дополнительной опорой и зажимными устройствами, установлен2р ными на опорах и закрепленными на торцах испытуемого образца, средство нагружения имеет возбудитель ко- лебаний, связанный посредством рычага с зажимным устройством, последнее

25, снабжено средством для установки смен- . ного груза, а средство регистрации naps; . метров состоит из тепловизора, оптичес кая ось которого направлена на испытуемый образец, тензометрических датчиков

3р и регистрирующей аппаратуры, при этом основание, опоры н испытуемый образец размещены в вакуумной камере.