Учебный прибор по сопротивлению материалов

(51)4 С 09 В 23 ь ";г РЕТЕНИ НИЕ И АВТОРСНОМ ЛЬСТВ еские ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮМАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет расширить дидактические возможности путем демонстрации усталостных свойствматериала испытуемого образца при егциклическом нагружении крутящим моментом, создающим однородное напряженное состояние по длине образца,например, при изучении курсов сопротивления материалов и строительноймеханики. При нагружении испытуемого образца 8, выполненного в виде трубыи размещенного в опорах 4 и 5 в вакуумной камере 2 с экраном, проэрачньмдля инфракрасного излучения, динамическим крутящим моментом, изменяющимся по циклическому закону, от возбудителя 16 колебаний через рычаг 17,ось 14 вращения и зажимное устройство7 регистрируют возникающие в образце деформации тензометрическими датчиками, установленными на поверхности образца, прикладываемый к образцукрутящий момент - датчиком 19 крутящего момента, а возникающую в образце тепловую энергию виброразогрева,характеристики ее рассеивания и усталостные характеристики материалаизмеряют тепловизором и регистрирующей аппаратурой. Подбирая различныезначения сменного груза 15, испытывают образец на различных частотахколебаний, в частности на реэонансО Ю1444867 40 ной частоте, соответствующей первойчастоте свободных колебаний, Герметичность вакуумной камеры 2 обеспечивается в месте вхождения в неерычага 17 гибкой мембраной, а по периметру - уплотняющей прокладкой 21.Закрепление образца в опорах 4 и 5производится посредством зажимныхустройств 6 и 7, состоящих из план 1Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курсов сопротивления материалов и строительной меха 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.15На 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 2 О 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 ле" вого зажимного устройства 6 имеет 3 О 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 связанасо средством нагружения, и средство, например в виде винтов, для установки сменного груза 15Средство нагружения состоит из сменного груза 15 и возбудителя 16 шайб 9, неэамкнутьж конических колец 1 О, прижимных фланцев 11 и винтов 12, при этом планшайба левогоэажимного устройства 6 имеет осевыенаправляющие 13, позволяющие исклю"чить 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 ось которого направлена через. экран 3 на испытуемый образец 8, тенэометрических датчиков 18 деформации, установленнь 1 х 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 созда" ется за счет установки сменного груза 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 мо" мент - датчиком 19 крутящего момента, а возникающую в образце тепловую энергию виброразогрева, характеристики ее рассеивания и усталост14 Заказ 6510/53 ПодпиСное раж 4 р-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 роизв.-пол 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 изобретенияУчебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий. основание,448 б 7испытуемый 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 щ и й с я тем, что, с целью расширения дидак О тических возможностей путем демонстрации усталостных свойств материала испытуемого образца при его циклическом нагружении крутящим моментом, создающим однородное напряженное сос тояние на длине образца, он снабженгерметичной вакуумной камерой с экраном, прозрачным для инфракрасного излучения, дополнительной опорой и зажимными устройствами, установлен О ными на опорах и закрепленными наторцах испытуемого образца, средство нагружения имеет возбудитель ко-лебаний, связанный посредством рычага с зажимным устройством, последнее 25, снабжено средством для установки сменного груза, а средство регистрации пара. метров состоит из тепловизора, оптическая ось которого направлена на испытуемый образец,тензометрическихдатчиков ЗО и регистрирующей аппаратуры, при этомоснование, опоры н испытуемый образец размещены в вакуумной камере.