Учебный прибор по сопротивлению материалов

 

Изобретение относится к учебным приборам по сопромату. Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации принципа Сен- Венана. Прибор содержит .разделенный на три полости корпус, расположенный, в нем деформируемый объект в виде трех тел, и средство нагружения в виде подпружиненных толкателей, воздействующих на тела по разным участкам их торцов. .На поверхности тел и на лицевой поверхности корпуса нанесены сетки. Деформацию тела наблюдают по искажению сетки и сравнению ее с эталонной сеткой корпуса, что свидетельствует о распределении напряжений по поперечным сечениям при различных способах нагружения . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 09 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4674668/12 (22) 11.04.89 (46) 23.04.92. Бюл. N 15 (72) А.B.oäèíец, А.А.Одинец, А.Ф. Болдырев и Ю.Я.Волошин (53) 371.66 (088.8) (56) Учебное оборудование по физике в средней школе /Под ред. А.А.Покровского.

М., 1973, с. 157 — 159. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к учебным приборам по сопромату. Целью изобретения является расширение диапазона решаемых

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в учебном процессе.

Практические задачи, связанные с рас- . четом на прочность требуют и редварительной схематизации реального объекта.

Принцип Сен-Венана утверждает, что напряженное состояние на некотором удалении от места приложения сил безразлично к способу нагружения. Этот принцип не доказывается, но нуждается в экспериментальном подтверждении или в наглядном представлении его существа, Приборы, иллюстрирующие простые виды деформирования упругого тела, являются прототипами предлагаемого технического решения. Но ни один из них не дает возможности установить существование принципа Сен-Венана.

Цель изобретения — расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации напряженного состояния, возникающего,. Ж,, 1728877 А1 задач путем демонстрации принципа СенВенана, Прибор содержит, разделенный на три полости корпус, расположенный в нем деформируемый объект в виде трех тел, и средство нагружения в виде подпружиненных толкателей, воздействующих на тела по разным участкам их торцов..На поверхности тел и на лицевой поверхности корпуса нанесены сетки. Деформацию тела наблюдают по искажению сетки и сравнению ее с эталонной сеткой корпуса, что свидетельствует о распределении напряжений по поперечным сечениям при различных способах нагружения, 2 ил. при сжатии упругого стержня равными, но по разному приложенными силами.

На фиг,1 представлена схема прибора; на фиг,2 — средство нагружения.

Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит установленный на основании 1 вертикальный корпус, размещенный в корпусе и выполненный из упругого материала деформируемый объект, на поверхности которого нанесены горизонтальные линии 2, и средство нагружения, Корпус состоит из емкости 3 с прозрачной лицевой панелью 4, разделенной на три изолированные полости 7-9 и закрепленного на верхних торцах боковых стоек 10 и 11 корпуса горизонтального кронштейна 12 с тремя отверстиями, выполненными по оси симметрии каждой полости 7-9, причем, на панели 4 нанесены горизонтальные линии, совпадающие с линиями 2 деформируемого объекта.

1728877

55

Деформируемый объект состоит из трех тел 13 — 15, каждое из которых выполнено в виде параллелепипеда и размещено с зазором в полостях 7 — 9 соответственно.

Средство нагружения состоит из трех втулок 16 — 18, установленных на верхней плоскости кронштейна 12 и охватывающих выполненные в последнем отверстия, и размещенных во втулках подпружиненных толкателей 19 — 21 соответственно. Толкатель 19 связан с контактирующей с верхним торцом тела 13 полосой 22, размеры которой соответствуют поперечному сечению тела 13.

Толкатель 20 связан с П-образной рамой 23, установленной на двух пластинах 24 и 25, контактирующих с верхним торцом тела 14 и установленных с зазором 26 одна относительно другой, а толкатель 21 связан с пластиной 27, контактирующей с частью поверхности верхнего торца тела 15, при этом полоса 22 и пластины 24, 25 и 27 изготовлены из жесткого материала и установлены с возможностью вертикального перемещения.

Симметричность нагрузок, передаваемых через жесткие пластины 22, 24, 25 и 27, а также наличие ограничивающих полостей

7 — 9, исключает изгиб деформируемых тел в вертикальной плоскости.

Если необходимо сравнить одновременную деформацию всех трех деформируемых тел, то нагружение можно производить посредством установленной на толкатели горизонтальной планки и размещения на ней груза (не показано).

Учебный прибор работает следующим образом.

При раздельной деформации каждого из трех упругих стержней 13 — 15 нагружение производится рукой через соответствующий толкатель. Сопоставление искажения сетки деформированного объекта с эталонной на лицевой прозрачной панели 4 позволяет судить о распределении напряжений по различным поперечным сечениям стержня при одном из трех предусмотренных в приборе способах передачи нагрузки на стержень. Сравнение поперечных линий на образце, моделирующих поперечные сечения, с контрольными линиями на недеформируемой прозрачной панели позволяет наглядно ощутить физическую сущность

5 принципа Сен-Венана. Для сравнения характера напряженного состояния стержней в зависимости от условий передачи на них внешних сил производится одновременное нагружение через толкатель всех трех стер10 жней посредством горизонтальной рейки и груза, прикладываемого к ней.

Применение прибора в учебном процессе сокращает время на разъяснение указанного принципа, который используется для

15 сообщения дополнительной информации, связанной с новыми достижениями науки и техники.

Формула изобретения

Учебный прибор по сопротивлению ма20 териалов, содержащий установленный на основании вертикальный корпус, размещенный в корпусе выполненный из упругого материала деформируемый объект, на поверхности которого нанесены горизонталь25 ные линии, и средство нагружения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации принципа Сен-Венана, корпус состоит из разделенной на три полости

30 вертикальными перегородками емкости с прозрачной передней панелью и размещенного на верхнем торце емкости кронштейна с отверстиями, выполненными по оси симметрии каждой полости, деформируемый

35 объект состоит из трех тел, каждое из которых помещено в одной из полостей емкости и имеет наружную поверхность, исключающую изгиб в вертикальной плоскости, а средство нагружения состоит из размещен40 ных в отверстиях кронштейна подпружиненных толкателей, контактирующих с верхними концами тел, причем один толкатель установлен с возможностью взаимодействия с телом по всей поверхности его

45 торца, другой — в двух периферийных зонах, третий — в центральной зоне, а на панели нанесены линии, совпадающие с линиями, имеющимися на деформируемых телах, 1728877

Фиг. 2 бД 78

Фи.z. 2

50

Составитель А,Одинец

Техред M.Ìoðãåèòàë

Редактор Н.Химчук

Корректор Н.Ревская

Заказ 1409 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101