Учебный прибор по сопротивлению материалов

ЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(21) 4240115/31-12 (22) 05.05.87 (46) 30.09.89. Бюл. У 36 (72) А,В.Одинец, А.А.Одинец и ЮЯ Волошин (53) 371.66 (088.8) (56) Учебные приборы и пособия. Техучпособие, 1, 1940, с. 113. (54) УЧЕБНЬЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к демон страционным приборам и позволяет изучать, например, в курсе сопротивления материалов характер изменения напряжений, возникающих внут ри круглого закручиваемого стержня в зависимости от ориентации в нем элементарного объема. Прибор содер жит установленную на основании вер1 Г,Г тикальную стойку с втулкой 3, в которой размещена горизонтальная ось 4 вращечия, на которой установлена модель элементарного объема круглого закручиваемого стержня, выполненная в виде куба, перпендикулярно боковым граням которого установлены поворотные стрелочные указатели напряжений, средство регистрации угла поворота куба, состоящее из закрепенной на втулке 3 градусной шкалы 7 и связанного с осью 4 стрелочного указателя 8, и средство синхронизации изменения угла наклона стрелочных указателеи и вращения куба, состоящее из неподвижно установленногона втулке 3 диска и гибких тяг 10,шарнирно закрепленных одним концомна диске. При этом на параллельных3 151 стороцах куба шгрецЕреЕО устдцовтЕены валь 11 р концы ксторьЕх связаны посредством рычагов 12 с поворотными планками 13, стрелочные указдтезш установлены нд валах 11, а свободные концы гибких тяг 10 закреплены ца рычагах 12. Кроме того, ца поверхности куба имеется изображение схемы цагружения стержня ц ориентации в нем элементарного объема, а вращецие куба осуществляется посредством ручки 14, закрепленной ца оси 4. Ряспоаложив куб под углом 45 к оси стержня демонстрируются состояние, при котором на элементарный объем действуют только нореЕяльеЕые цапряжешЕя, о чем свидетельстезует расположение стрелочных указателей перпендикулярно граням куба, причем на противоположных сторонах куба стрелочные укаэатезц Направлены навстречу друг другу (сждтеЕе), ца двух других - в разные стороны (растяженеЕе), Вращая зд ручку 14 куб, поворачивают посхЕедецЕй На угол 45, п 1 эе кстсроы еЕЯ1760 4 5 10 15 20 5 элемептарньп объем действуют толькокасательные напряжения (состоянецчистого сдвига), о чем свидетельствует направленце стрелочных указателей ця протиэзолежащих гранях куба впротцвоцоложньЕе стороны. При вращение куба гибкие тяги 10, воздействуяпа рычаги 12, поворачивают их последние, в свою очередь воздействуяца валы 11, также пэворачиваЕот ихвместе с укрепленными на них стрелочцымц указателями. Плавный переходстрелочных указателей из положения,перпендикулярного граням куба, в положение, при котором они располагаются вдопь граней куба, обеспечиваетсяподбором длш тяг 10 средства. синхроцизяции. Регистрация углов поворота куба и стрелочных указателейез диапазоне уг:Есв Еэ 0 до 45 осуществляется по шкале с ерглсчньем указателем 8. По скончдцц: демонстрациикуб ц стЕэелочнье укяздтелЕ возвращаются в исходцсс состояние путем пово руи 4, 17 ил, Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, наприм .р, при изучен.и Ез курсе сопротивления материалов характера изменения напряжений, возникаощих внутри круглого зякручивдемого стержня ез зависимости от ориентации в цем элементарного объема.Цель изобретения - расширение диапазона решаемых задач путем де монстрации касательных напряжений.Нд сЕнп .1 ц 2 изображен прибор,. общин Езцд, цд фцг, - узел 1 цд Фиг,2; цд Фиг,4 - узел 11 на фцг.2:, ца Фцг.5 - вцд Л Еьд Фиг.2; на фиг.б вид Б нд Фэиг На с 1 эЕЕг,7 - вид В ца Фцг,б, цд фцг.8 - разрез Г-Г на Фцг,б; цд Фцг.9 - везд Ц ца Фцг.б; ца Фиг.10 - вид Е нд феп".2; на ФеЕг.11- рдз 1 эез л 11 нд фиг,10; Еза ФЕп,12 - рдз 50 рез 3-8 на фиг. 11; ца фиг,13 - разрез И-И нд фцг,12; на эЕЕг.14 - узел 111 ца Фц.11; ца фиг 15 - узел 1 Ч еЕЯ Фиг.11; цд Фцг.16 - узелца ФеЕг, 1, цд Фи17 - схема царужеци 5 стержня и ориентации в нем элементарного объема,УЕебеЕый прибор пс сспрстивлееЕиЕо материалов содержит установленную на основании 1 вертиказпецую стойку 2 с втулкой 3, в которой размещена горЕЕзоцтдльная ось 4 вращения. На горизонтальной оси 4 вращения установлена модель элементарного объемакруглого закручиваемого стержня, выполненная в вице куба 5, перпендикулярно боковым приемам которого установлены поворотные стрелочные указатели б напряжений.Прибор снабжен также средством регистрации угла поворота куба, состоящим из закрепленной ца втулке 3 градусной шкОлы / ц сезяздеЕного с осью 4 вращения стрелочцого указателя 8, и средством синхронизации изменения угла накцоца стрелочных указателей 6 напряжений и вращения куба 5, состоящим из неподвижно устацоэзленпого на шЕулке 3 диска 9 и гибких тяг 10, шаршЕрцо закрепленцьЕх Одним 1:,Онцсе Нд НЕске 9. При :этом ня параллельных сторонах куба 5 шарнирно установлены валы 11, концы ксторьЕх связаны посредством рычагов 12 с псворотньгее планками 13. Стрелочные указатели б установлены цд валах 11, я свободные кснць гибких гяг 10 закреплены ца рычагах 12.1760 6 Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий модель элементарного объема круглого закручпваемого стержня, выполненную в виде установленного ца горизонтальной оси вращения куба, и стрелочные указатели нормальных напряжений, установленные перпендикулярно боковым граням куба, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации касательных напряжений, оц сцаб - жен установленной ца основании вертикальной стойкой с втулкой, в кото,рой размещена ось вращения куба,45 50 55 5 151Кроме того, на поверхности куба 5имеется изображение схемы нагруженияЪстержня и ориентации в нем элементарного объема (фиг.4), а вращениекуба 5 осуществляется посредствомручки 14, закрепленной на оси 4Прибор работает следующим образом.Перед началом демонстрации обучаемым объясняют по схеме погружениястержня и ориентации в нем элементарного объема (Аиг.4),что в зависимости от ориентации в круглом закручиваемом стержне элементарногообъема, последний в одном случае испытывает действие только главныхнапряжений (попарно растягивающихи сжимающих элементарных объем вслучае его расположения под углом45 О к оси стержня), а в другом случае испытывает состояние цчистогосдвига от действия только касательных напряжений(стороны элементарногообъема расположены параллельно и перпендикулярно оси стержня). При этомотмечают, что действие нормальныхи касательных напряжений демонстрируется стрелочным указателем 6.Затем ориентируют модель элементарного объема - куба 5 в пространстве в одном из случаев нагружения,например, когда имеет место тольконормальные напряжения. В этом случае куб 5 располагается в закручиоваемом стержне под углом 45 к егооси, а стрелочные указатели 6 напряжений (в данном случае тольконормальных) расположены перпендикулярно граням куба. Причем на двухпротивоположных сторонах куба стрелочные указатели направлены навстречу друг другу, что соответствует сжатию элементарного объема, а на двухдругих сторонах - в разные стороны,что соответствует растяжению элементарного объема.Затем за ручку 14 начинают вращать куб 5, Вследствие этого гибкиетяги 10, воздействуя на рычаги 12,поворачивают их. В свою очередь,последние, воздействуя на валы 11, также поворачивают их вместе с укреп"ленными на них стрелочными указателями 6, Угол поворота куба фиксируется по шкале 7 стрелочным указателем 8,При достижении кубом 5 угла поворота в 45 стрелочные указатели 6 10 15 20 25.30 35 40 занимают положение, параллельное граням куба, что соответствует деФорьаровацному состоянию стержня "чистого"сдвига. В данном случае стрелочныеуказатели 6 моделируют только касательные напряжения. Причем в соответствии с законом о парности касательных напряжений этц напряжения по модулю равны нормальным напряжениям, о чем свидетельствует неизменяемая длина стрелочных указателей 6, и на противолежащих гранях куба направлены в противоположные стороны.Плавный переход стрелочных указателей 6 из положения, перпендикулярного граням куба, в положение, при котором они располагаются вдоль гра-. ней куба, обеспечивается соответствующей настройкой подбором длины гибких тяг 10 средства синхронизации.В процессе поворота куба 5 и стрелочных указателей 6 обучаемые Фиксируют промежуточные углы их поворота по шкале 7 ц, используя известные математические зависимости, определяют значение напряжений, возникающих в элементарном объеме, в диапазоне углов от 0 до 45После окончания демонстрации куб 5 за ручку 14 возвращается в исходное состояние, При этом стрелочные указатели 6 также занимают исходное положение.Применение предлагаемого изобретения позволяет существенно облегчить в лекционных демонстрациях по сопротивлению материалов понимание обучаемьпа характера напряженного состояния внутри круглого закручпваемого стержня. Формула изобретениясредстззом регистрации угла поворота куба, состоящим из закреплецноцна втуке грауспой шкалы и связанного с освш вращения стрелочногоуказателя, и средством синхронцзавн изменеия угла наклона стрело цых указателе напряжеци и враения куба, состоящим из неподвижно установленного ца втулке дис;а игибких тяг, шарнирно закрепленныходцим концом на диске при это ца5параллевх стороцах посредствомрычагов с поворотными планкамистрелочные указатели установленыца валах, а сободные концы гибкихтяг закреплены на рычагах.1511760 Составитель Р.ужвийРедактор И.Касарда ТехредИ.Дидык Корректор Л.Патай о комитета поМосква, Я-З тельский комбинат "Патент", г. гарина, 101 роизводственн од, ул Заказ 5906/52 Тираж 469 ПодписноеВНИИПИ Государственног изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035 5, Раушская наб., д. 415