Учебный прибор по сопротивлению материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9 6.ЯАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ци- маии орра со од ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1552220, кл, 6 09 В 23/06, 1988,(54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛНИЮ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к демонстраонным приборам по сопротивлениютериалов и позволяет расширить демонрационные возможности при исследовансложного напряженного состояния дефмируемого бруса с построением его ядсечения, Прикладывая к модели бруса,стоящего иэ прозрачной оболочки 13 и ппружиненных стержней 5 5 О и, 167069605 0 09 В 23/06 внецентренную нагрузку Р, добиваются такого расположения планок 1 б -18 средства регистрации деформаций, при котором планки 16 и 18 пересекаются под некоторым углом в точке, лежащей на образующей оболочки 13. Пользуясь линейными шкалами, имеющимися на планках 16-18 и перемычке 12, по которой перемещается груз, устанавливают ползуны 22 и 23 на рейке 20 по образующей оболочки 13 и по линии действия силы Р. Затем, поворачивая диск 3 с подложкой, получают посредством контактирующих с последней пишущих элементов 24 две концентрические окружности, большая из которых соответствует поперечному сечению исследуемой оболочки, а меньшая - ядру сечения. Проводя касательную линию к большей окружности, получают нейтральную линию, Аналогично строят ядро сечения и нейтральную линию для бруса, имеющего различное поперечное сечение. 3 ил,Изобретение относится к демонстрационным материалам и может быть испольэоевно, например, при изучении в курсах сопротивления материалов и строительной механики сложного напряженного состояния деформируемого объекта.Целью изобретения является расширение демонстрационны; возможностейНа фиг.1 представлен прибор, общий вид: на фиг.2 и 3 - схемы ядра сечения для стержней круглого и прямоугольного поперечного сечений.Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит вертикально установленную на основании 1 П-образную раму 2, подвешенную к ее перекладине модель внецентренно растягиваемого бруса, средство регистрации деформаций, поворотно смонтированный на основании 1 диск 3 с фиксатором 4, размещенную на диске подложку, средство графического воспроизведения ядра исследуемого сечения и средство нагружения.Модель внецентренно растягиваемого бруса имеет три равноотстоящих один от другого стержня 5-7, верхние концы которых посредством пружин 8-10 растяжения- сжатия прикреплены, например, к связанному с перекладиной рамы фланцу 11, а нижние концы связаны горизонталь. ной перемычкой 12, имеющей линейнаю шкалу, и прозрачную оболочку 13, размещенНую верхним торцом с возможностью поворота, например на связанном с перекладиной рамы фланцем 14, и имеющую в нижней части вертикальные прорези 15,Средство регистрации деформаций состоит иэ расположенных на одном уровне трех горизонтальных планок 16-18 с линейными шкалам 1, первая из которых неподвижно закреплена на стойках рамы, вгсрая планка 17 серединой жестко связана со средним стержнем Б, а третья планка 18 серединой шарнирно связана со средним стержнем 6, а концами взаимодействует с крайними стержнями 5, 7 с воэможностью перемещения по ним, причем планки 16-18 размещены н прорезях 15 оболочки 1;3. Средство графического воспроизведения ядра исследуемого сечения состоит из перемещающейся по стойкам рамы и закрепленной фиксагорамп 19 в требуемом положении горизонтальной рейки 20 с линейной шкалой и двух перемещающихся по рейке 20 и эакрепляемых фиксаторагли 21 в требуемом положении ползунов 22 и 23, в чижней части которых установлены подпружиненные пишущие элементы 24 взаимодействующие с подложкой. 5 10 15 20 25 30 35 -10 45 50 55 Средство нагружения представляет собой груз (не показан), размещенный с возможностью перемещения на перемычке 12,Прибор работает следующим образом.Перед началом проведения опыта обучаемыл объясняют, что растягиваемые стержни имеют волокнистую структуру, которая моделируется стержнем 5 - 7, и закрепляю 1 на фланце 14 оболочку 13 поперечное сечение которой соответствуе 1 сечению исследуемого стержня, например круглого,После этого устанавливают груз на пе ремычке 12 по оси стержня 6. В результате этого перемычка 12 и планки 17 и 18 сместятся параллельно сами по себе вниз ча расстояние, равное величине деформации стержня от центрально приложенной на грузки и измеряемое мсжду планками 16 и 17, 18.Затем смещаю 1руз, например, вправо по перемычке 12, моделируя тем самым вне центренное растяжение бруса В результате этоо перемычка 12 и планкз 18 займут наклонное положение, з планка 17 останется в прежнем положении, причем расстояние от планки 17 до планки 16 соответствует деформ;ии стержня ат центоапьно прилс жанной наруэки, а расстоя"ие ",г:кду концами планки 18 и планкои 16 соответствует деформации сжатия гпгва ст оси сиь метрии модели стержня и деформации растя;кения справа от оси симметриг лсдели .тержня, т,е суммарную деерманию с 1 ег кнп с его растяжения и изгибаСмещая груз вг г авс дсбиас:ото гакего положения плпнок 16 и 1 ц, при ко 1 ором планка 18, располагаясь под ск 11 озым у- лом, пересечет леньконцом планку ,6. Точка их пересече ил :, зьп 1 а с т пол зжечие нейтральчои линии,. обла;ги . ержчя, в ксторой не происка;1 нт д. 11 срмз 1 ии последнего. Для посро,ния зи сры расоо ложения нейтральной ли ии пол;22 устанавливают слева ос брпзующеи сбслочки 13 и, вращая дисквыпер ивают контур исследуемого сечен. ча оод сжке (контур исследуемого сечениясжнс вьчертить на подложкедо приве,1 ечия ог,:;а) 3 нтегл этим хе ползуном или но,ом 23, п.,льзуясь линейными шкалами, стглечьют нэ рейке 20 точку пересечения планок 16 и 18, "1 анавпивают в этом месте пг,1, ч и иишущил зле ментом 24 на подлок: о, л,част тсчк через которую прохопит ,ейтиэпьная лини Сняв подложк,: диск-. 3, через отмеченнчю точку прснсдят прям, с линию, которая является нситпа 1 ьной ли ией, Для построения ядра сечения, смещая груз по перемычке 12 добисдютс. гаксгс пспоже 1670696510 15 20 25 30 35 40 50 ния планок 16 и 18, при котором они пересекаются в точке лежащей на образующей оболочки 13 (см. фиг.1), Далее, пользуясь линейными шкалами, устанавливают ползун 22 в точке пересечения планок 16 и 18, а ползун 23 в точке приложения нагрузки(по линии действия силы Р, фиг 1) и опускают рейку 20 до касания пишущих элементов 24 г установленной на диске 3 подложкой, Затем поворачивают диск 3 на 360 и вынимают подложку, на которой получены иэображения двух концентрических окружностей, первая из которых соотеетс вует поперечному сечению исследуемого стержня а вторая - ядру сечения, Нейтральная линия е данном случае будет касательной к контуру поперечного сечения стержня, т.е. большей окружности Замеряя радиус ядра сечения, сравнивают его с теоретическим значением и отмечают их хорошее соответствие,Для построения ядра сечения для бруса с прямоугольным поперечным сечением перед началом опыта заменяют цилиндрическую оболочку нэ оболочку, имеющую прямоугольное поперечное сечение. Затем, перемещая груз по перемычке 12, добиваются такого положения, при котором план ки 16 и 18 пересекаются в точке, лежащей на образующей оболочки Пользуясь линейными шкалами, устанавливают полэун 22 по образующей оболочки а пслзун 23 по линии действия силы Р и отмечают эти точки пишущими элементами 24 на подложке (точка А на фиг.2) После этого оболочку 13 снимают и закрепляют, повернув ее на 90, одновреденно повернув на 90" и диск 3 с подложкой, Вновь добиваю гся пересечения планок 16 и 18 в точке, лежащеи на образующей оболочки и аналогичным образом получают точку В на подлох:ке, Пользуясь законом симметрии, сгроят гочки С и О, соединяют их и получают зону ядра сечения для брусапрямоугольным поперечным сечением, которое также получают, соединяя точки полученные посредством полэуна 22 фиг,2). Поворачивая оболочку 13 на углы, не кратные 90 получают промежуточные точки К ии убеждаются что они лежат на прямои АБ Ачалогичным образом можно исследовать и брусы, имеющие поперечные сечения, отличные от описанных.Использование изобретения позволяет наглядно и доходчиво демонстрировать сложное напряженное состояние деформируемого бруса, имеющего различное поперечное сечение, и с достаточной степенью точности получить графическое изображение ядра исследуемого сечения,Формула изобретения Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий вертикально установленную на основании П-образную раму, подвешенную к ее перекладине модель внецентренно растягиваемого бруса, имеющую три равноотстоящих один от другого стержня, верхние концы которых посредством пружин растяжения-сжатия прикреплены к перекладине рамы. а нижние концы связаны горизонтальной перемычкой, имеющей линейную шкалу, средство нагружения и средство регистрации деформаций, состоящее из расположенных на одном уровне трех горизонтальных планок с линейными шкалами, первая из которых неподвижно закреплена на стойках рамы, вторая планка серединой жестко связана со средним стержнем, а третья планка серединой шарнирно связана со средним стержнем, а концами взаимодействует с крайними стержнями с воэможностью перемещения по ним, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширечиядемонстрационных возможностей, он снабжен поворотно смонтированным на основании диском с фиксатором, размещенной на дискеподложкой и средством гоафического воспроизеедения ядра исследуемого сечения. состоящим иэ перемещающейся по стойкам рамы и фиксируемой в требуемом положении горизонтальной рейки с линейной шкалой и двух перемещающихся ползунов, в нижней части которых установлены подпружиненные пишущис злемен 1 ы, взаимодеиствующие с подложкои, а модель бруса снабжена охватывающейстержни прозрачнои оболочкой, размещенной верхним торцом с возможностью поворота на перекладине рамы и имеющей в нижней части вертикальные прорези, в которых размещеныпланки средства регистрации деформаций,1670696Составитель П.Сердечнов Редактор Т,Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 2752 Тираж 279 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г Ужгород, ул.Гагарина, 101