Учебный прибор по сопротивлению материалов
Изобретение относится к демонстрационным приборам по сопротивлению материалов и позволяет расширить демонстрационные возможности при исследовании сложного напряженного состояния деформируемого бруса с построением его ядра сечения. Прикладывая к модели бруса, состоящего из прозрачной оболочки 13 и подпружиненных стержней 5 - 7, внецентренную нагрузку P, добиваются такого расположения планок 16 - 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 P. Затем, поворачивая диск 3 с подложкой, получают посредством контактирующих с последней пищущих 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. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIHM ПРИ ГКНТ СССР Ч м 6 .Я ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (ю Ъ и г 1 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4735417/12 (22) 03.07.89 (461 15.08.91. Бюл. М 30 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) Н.Ф.Редковец (53) 371.66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1552220, кл, G 09 В 23/06, 1988. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к демонстрационным приборам по сопротивлению материалов и позволяет расширить демонстрационные возможности при исследовании сложного напряженного состояния деформируемого бруса с построением его ядра сечения. Прикладывая к модели бруса, состоящего иэ прозрачной оболочки 13 и подпружиненных стержней 5 — 7, (, Д С:ЕЗ „„. Ж„„1670696 А1 внецентренную нагрузку Р, добиваются такого расположения планок 16--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 P. 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. 1670696 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; возможностей. На 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 растяжениясжатия прикреплены, например, к связанному с перекладиной рамы фланцу 11, à нижние концы связаны горизонтальной перемычкой 12, имеющей линейнию шкалу, и прозрачную оболочку 13, pa311i3щенНую верхним торцом с возможностью поворота, например. «а связанном с перекладиной рамы фланцем 14, и имеющую в нижней ча ти вертикальные прорези 15, Средство регистрации деформаций состоит иэ располож нных на одном урзвне трех горизонтальных планок 16-18 с линей. ными шкалам>, г1ервая из которых неподвижно закреплена на стойках рамы, вгсрая планка 17 серединой жестко связана со средним стержнем 6, 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 рамь1 и закрепленной фиксагорамп 19 в требуемом положении горизонтальной рейки 20 с nll— нейной шкалой и двух перемещающихся: lo рейке 20 и эакрепляемых фиксаторагли 21 в требуемом положении ползунов 22 и 23, B чижней части которых установлены подпружиненные пишущие элементы 24. взаимодействующие с подложкой. -10 Средство нагружения представляет собой груз (не показан), размещенный с возможностью перемещения на перемычке 12. Прибор работает следующим образом. Перед началом проведения опыта обучаемы л объясняют, что растягиваемые стержни имеют волокнистую структуру, которая моделируется стержнем 5 — 7, и закрепляю1 на фланце 14 оболочку 13 поперечное сечение которой соответствуе1 сечению исследуемого стержня, например круглого, После этого устанавливают груз на перемычке 12 по оси стержня 6. В >езультате этого перемычка 12 и планки 17 и 18 сместятся параллельно сами по себе вниз «а расстояние, равное величине деформации стержня от центрально приложенной на грузки и измеряемое между rlnaflKavf. 16 и 17, 18. Затем смещаю> 1руз, например, вправо по перемычке 12, моделируя тем самым внецентренное растяжение бруса. В результате это о перемычка 12 и планкз 18 займут наКпоННое положение, 3 планка 17 останется в прежнем положении, причем расстояние от планки 17 до планKè 16 cool f>årñòåóåò деформа,ии стержня ат центрально прилс жанной на, руэки. а пасстоя1 116 ..;-.>иду конизми планки 18 и rlrfaIIKo 16 соответствует деформ "1ции c>Kaffir г;ева от оси :èü метрии модели стержня и деформации растя>кения СПРЗВ3 OT ОСИ СИММЕтГ>И МОДЕЛИ Ь гЕР К«Я, т,е. r:óììað«7þ де ирмнцию с>е.: I,и о его растяжения и изгиба Смещая груз впоaно. добиа=:ото» raKr гг положения плп«о, 16 и 1ц, при ко>ором ПЛаНКа 18, раСПОЛаГаяСЬ rf >д f СК >1r>pa!; у л1>м, пересече лень а концом пла1 ку,6. Точка их пересече«;1 ::,з11вас1 1 пол >жечие нейтральчои лин«1и, обла.ги ержчя, в KOTopov1 «е происка,111т д. 1>ормаци11 последнего. Для ппс1ро;«ия 3;1орп расооло>кения нейтральной nl; 1ии пол 122 устаНЗВ lйва От СЛЕВа r O >бра..уЮщ;-и C|>r>nO×Êl 13 и, вращая диск . вьн1ер: гвают ко«тур исследуемого сечен.. «3 под> ожке (контур исследуемого сечения 1 ожно вь1чертить «а ПОДЛОжКЕДО ПРИВЕ;1Е«f, Or,:1;a) .>3rar;; Зт11М >ке ползуном или Ilo, f,f OM 23, 11.,льзуясь линейными шкалами, oxr. ечают 113 рзйкr. 20 тОЧКу ПЕрЕСЕЧЕНИя Ппа«Ок 16 и 18, >"13«аВпивают в этом месте по.f >, «и1 ишyù.1м элементом 24 на подлoк1.,;1:", dfr r тс,чк>, через которую проходит,ейт»эпь ая лини,1. Сняв подло>кк,,д исK 3, через отмеченную точку пранодя; прям, Io ли1- и1о, которая является «г лтоа .,11Ой ли 1ИЕй, Для построения ядра сечения, сме1дая груз по перемычке 12. дЯис3ютс. 1 >3ксго положе1670696 10 35 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 с установленной на диске 3 подложкой. Затем поворачивают диск 3 на 360 и вынимают подложку, на которой получены иэображения двух концентрических окружное ей, первая иэ которых соответс вует поперечному сечению исследуемого стержня а вторая — ядру сечения. Нейтральная линия в 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 „-оотвествие. 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 планки 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 í". фиг.2) После этого оболочку 13 снимают и закрепляют, повернув ее на 90 . одновременно 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 Б на подлох:ке. Пользуясь законом симметрии, сгроят гочки С и D, соединяют их и получают зону - дра сечения для бруса прямоугольным поперечным сечением, кот ;рое также получают, соединяя точки. полученные посредством полэуна 22 (фиг.2). Повора ивая оболочку 13 на углы, не кратные 90 получают промежуточные точки К и 1 и убеждаются что они лежат на прямои AR. 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 шийся тем, что, с целью расширечия демонстрационных возможностей. он снабжен поворотно смонтированным на основании диском с фиксатором, размещенной на диске подложкой и средством графического воспроизведения 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 злемен1ы, взаимодеиствующие с подложкои, а модель бруса снабжена охватывающей стержни прозрачнои оболочкой, размещенной верхним торцом с возможностью поворота на перекладине рамы и имеющей в нижней части вертикальные прорези, в которых размещены планки средства регистрации деформаций. 1670696 Составитель П.Сердечнов Редактор Т.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö Заказ 2752 Тираж 279 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
