Учебный прибор по сопротивлению материалов

 

Изобретение относится к демонстрационным приборам по сопротивлению материалов и позволяет расширить диапазон решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости. При помещении грузов 20 на плиту 18 последняя, перемещаясь по направляющим 2, воздействует на стержень 3, установленный в шарнирах, имеющих кронштейн 6 и размещенную в нем втулку со съемными валиками и штыревым фиксатором. Комбинации закрепления стержня во втулке и последней в кронштейне позволяют осуществить девять вариантов защемления стержня, из которых в шести случаях стержень теряет устойчивость в плоскости минимальной жесткости и в трех случаях - в плоскости максимальной жесткости. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СК ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 09 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

18

21 (21) 4720854/12 (22) 18.07.89 (46) 23.08.91, Бюл. М 31 (71) Марийский политехнический институт им. А, М. Горького (72) Н.А.Крутских (53) 371,66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 896671, кл. G 09 В 23/10, 1980. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к демонстрационным приборам по сопротивлению материалов и позволяет расширить диапазон.... Ю„, 1672517 А1 решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости. При помещении грузов

20 на плиту 18 последняя, перемещаясь по направляющим 2, воздействует на стержень

3, установленный в шарнирах, имеющих кронштейн 6 и размещенную в нем втулку со съемными валиками и штыревым фиксатором. Комбинации закрепления стержня во втулке и последней в кронштейне позволяют осуществить девять вариантов защемления стержня, из которых в шести случаях стержень теряет устойчивость в плоскости минимальной жесткости и в трех случаях — в плоскости максимальной жесткости. 3 ил, 1672517

Изабратение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении явления устойчивости нагружаемых стержней.

Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости.

На фиг, 1 показан прибор, общий вид; на фиг. 2 — узел крепления стержня; на фиг.

3 — возможные варианты закрепления стержня и формы потери его устойчивости.

Учебный прибор по сопротивлению материалов содержит основание 1, смонтированные на оснозании вертикальные направляющие 2 и вертикально размещенный между ними нагружаемый стержень 3, имеющий прямоугольное поперечное сечение и шарнирами связанный нижним концом с основанием 1, а зерхним концом — со средством нагружения. На каждом конце стержня 3 выполнены два параллельных отверстия 4 и 5, Каждый шарнир состоит из П-образного кронштейна 6, имеющего выполненные в

его стойках два соосных отверстия 7 и 8.. установленной к ронштейне на осях 9 вращения втулки 10, имеющей два соосных сквозных отверстия 11 и 12, оси которых совпадают с осями отверстий 7 и 8 в кронштейне, и две пары соосных параллельных сквозных отверстий 13 и 14, размещенных в каждой паре одно под другим в плоскости, перпендикулярной осям отверстий 7 и 8 в кронштейне, двух размещенных в отверстиях 4 и 5 стержня и отверстиях 13 и 14 втулки сьемных валиков 15 и 16 и размещенного в отверстиях 7 кронштейна и отверстии 11 втулки штыревого фиксатора 17 для предотвращения поворота втулки.

Средство нагружения имеет установленную в направляющих 2 с воэможностью перемещения горизонтальную плиту 18 с закрепленным в ее центре вертикальным штырем 19 и устанавливаемые на последней грузы 20, при этом направляющие 2 имеют кольца 21 для ограничения перемещений плиты 18.

Один из кронштейнов 6 жестко смонтирован на основании 1, а другой на горизонтальной плите 18, Прибор рабагает следующим образом.

Перед началам демонстраций выбирают один из способов (фиг. 3) закрепления стержня 3 в шарнирах. Затем посредством валиков 15 и 16 и штыревага фиксатора 17 закрепляют стержень 3 во втулке 10, а последнюю в кронштейне 6 в соответствии с выбранной схемой установки стержня в опорах. Одновременна абьясняют абучае5

55 мым, чта шарнир выполнен таким образом, что позволяет изгибаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в одной иэ которых стержень обладает минимальной жесткостью, а в другой — максимальной.

Для установки стержня в положение, в котором он обладает минимальной жесткостью, шарнир освобождают, например, от штыревого фиксатора 17 и валика 15. Затем производят нагружение стержня путем помещения грузов 20 посредством штыря 19 на плиту 18, которая под действием нагрузки перемещается по направляющим 2, Для предотвращения выхода иэ строя стержня на направляющих 2 установлены кольца 21, ограничивающие перемещение плиты 18.

По достижении нагрузки, от действия которой стержень теряет устойчивость, последний изгибается, что визуально и фиксируют.

Для установки стержня в положение, в котором он обладает максимальной жесткостью в шарнир, например, вводят валики 15 и 16 и освобождают его от штыревого фиксатора 17. Затем нагружают стержень аналогично вышеописанному опыту. При этом обращают внимание на тот факт. что стержень теряет устойчивость в плоскости максимальной жесткости при действии нагрузки, превышающей нагрузку при потере устойчивости стержня в плоскости минимальной жесткости. Например, при соотношении сторон стержня 1:1,3 максимальная жесткость стержня в 1,6 раза больше ега минимальной жесткости. Иллюстрацией этого служат схемы закрепления и нагружения стержня, представленные на фиг. 3, иэ которых следует, что иэ девяти возможных вариантов закрепления в шести случаях потеря устойчивости стержня происходит в плоскости минимальной жесткости и только в трех случаях — в плоскости максимальной жесткости, Использование изобретения позволит наглядно и оперативно производить опыты по исследованию потери устойчивости сжатого стержня в плоскостях его манимальной и максимальной жесткости.

Формула изобретения

Учебный прибор по сопротивлению материалов, содержащий основание, смонтированные на основании вертикальные направляющие и вертикально размещенный между ними нагружаемый стержень, имеющий прямоугольное сечение и шарнирами связанный нижним концом с основанием, а верхним концом — со средством нагружения, отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации потери устойчивости стержня в плоскости наибольшей жесткости, на каждом конце стержня выполнены два параллельных отверстия, каждый шарнир состоит из П-образного кронштейна, имеющего выполненные в его стойках два соосных отверстия, установленной в 5 кронштейне на осях вращения втулки, имеющей два соосных сквозных отверстия, оси которых совпадают с осями отверстий в кронштейне, и две пары соосных параллельных сквозных отверстий, размещенных в,10 каждой паре одно под другим в плоскости. перпендикулярной к осям отверстий в кронштейне, двух размещенных я отверстиях стержня и втулки сьемных валиков и разме щенного в отверстиях кронштейна и втулки штыревого фиксатора для предотвращения поворота последней, а средство нагружения имеет установленную в направляющих с возможностью перемещения горизонтальную плиту с закрепленным в ее центре вертикальным штырем и устанавливаемые на последней грузы, при этом направляющие имеют кольца ограничения перемещений плиты, один из кронштейнов жестко смонтирован на основании, а другой — на горизонтальной плите.

167? 517

Составитель П.Сердечнов

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Заказ 2844 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