Учебный прибор по строительной механике

 

Использование: учебные и наглядные пособия, в частности, по строительной механике . Сущность изобретения1 деформируемый объект - цилиндрическую оболочку помещают в кольцевые приспособления для крепления торцов. Изменяя величину давления в камерах приспособления, обеспечивают различные условия опирания верхнего и нижнего торцов оболочки, при этом демонстрируют явление потери устойчивости, а также определяют критическую силу гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек в зависимости от точки приложения осевой сжимающей силы при расширении возможностей нагружения, приложения не только внешнего избыточного давления, но и внутреннего избыточного давления. 1 ил

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,, Ж „„1756928 A l (я)з 6 09 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ";..„:„„—,.„.,„=К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905769/12 (22) 10,12.90 (46) 23.08.92. Бюл. N 31 (72) Г, А. Павлов, M, Н. Ларин и Ю, А. Дмитриев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1124371, кл. G 09 В 23/06, 1984. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ (57) Использование: учебные и наглядные пособия, в частности, по строительной механике. Сущность изобретения, деформируемый объект — цилиндрическую оболочку

Изобретение относится к учебным и наглядным пособиям, в частности по строительной механике, и может быть использовано в учебном процессе ВУЗов.

Известен учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, установленное на стойке нагружающее устройство, выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанное с толкателем верхнее зажимное устройство с установленным между эажимными устройствами деформируемым объектом;

Однако известный прибор не позволяет демонстрировать потерю устойчивости тонкостенных гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек различных длин, нагруженных осей сжимающей силой и избыточным внешним давлением.

Известен учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные

2 помещают в кольцевые приспособления для крепления торцов, Изменяя величину давления в камерах приспособления. обеспечивают различные условия опирания верхнего и нижнего торцов оболочки, при этом демонстрируют явление потери устойчивости, а также определяют критическую силу гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек в зависимости от точки приложения осевой сжимающей силы при расширении возможностей нагружения, приложения не только внешнего избыточного давления, но и внутреннего избыточного давления. 1 ил, на основании нижНее зажимное устройство и стойку, выполненную в виде винта, установленное на стойке нагружающее устрой- р ство, выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанное с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устроиство, устаноаааннми между зажим- C ными устройствами деформируемый объект — цилиндрическая оболочка, винтовой огра- QQ ничитель, установленный на нижнем зажимНоМ устройстве, причем эажимные устройства выполненй в виде дисков, при этом диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, нагружающее устройство связано с винтом стойки посредством ходовой и стопорной гаек, а груз установлен на рычаге с возможностью осевого перемещения, Однакоданный прибор не позволяетдемонстрировать потерю устойчивости тонко1756928

25 стенных гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек при различных условиях закрепления торцов оболочки, при совместном действии осевой сжимающей силы и внутреннего избыточного давления, и при внецентренном приложении осевой сжимающей силы, Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей прибора путем устранения отмеченного недостатка.

Для достижения поставленной цели учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, выполненную в виде винта, установленное на стойке нагружающее устройство, выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанного с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устройство, установленный между эажимными устройствами деформируемый обьект — цилиндрическая оболочка, винтовой ограничитель, установленный на нижнем зажимном устройстве, причем зажимные устройства выполнены в виде дисков, при этом диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, нагружающее устройство связано с винтом стойки посредством ходовой и стопорной гаек, а груз установлен на рычаге с возможностью осевого перемещения, имеет на торцевых поверхностях дисков зажимных устройств кольцевые приспособления для крепления торцов деформируемого обьекта, рычаг нагружающего устройства, выполненный телескопическим, с возможностью фиксации в заданном положении, а к каналу в диске нижнего зажимного устройства кроме вакуум-насоса через пульт управления подсоединен насос.

На чертеже показана схема предлагаемого прибора по строительной механике, Прибор имеет закрепленные на основании 1 нижнее зажимное устройство 2 и стойку 3, выполненную в виде винта. Верхнее зажимное устройство 4 связано с нагружающим устройством закрепленной на стойке

3 посредством ходовой гайки 5 и стопорной гайки 6, между которыми установлена втулка 7. С втулкой 7 связан телескопический градуированный рычаг 8, на котором с возможностью осевого перемещения установлен груз 9. Рычаг 8 связан с верхним эажимным устройством 4 посредством установленного в направляющем стакане 10 толкателя 11. Стакан 10 телескопической тягой 12 соединен со втулкой 7. Телескопический рычаг 8 и телескопическая тяга 12 выполнены с возможностью фиксации винтами 13 и 14 в заданном положении. На нижнем эажимном устройстве 2 установлен винтовой ограничитель 15, Зажимные устройства 2 и 4 выполнены в виде дисков, на торцевых поверхностях которых установлены кольцевые приспособления 16 для крепления торцов цилиндрической оболочки 17, Кольцевые приспособления 16 состоят иэ двух камер P давления, одна сторона которых, обращенная к оболочке 17, выполнена в виде эластичной мембраны 18. Диск нижнего зажимного устройства 2 имеет канал 19 для соединения трубопроводом с пультом управления 20, который связан с вакуум-насосом 21 и насосом 22, Кроме того в каждую камеру всех кольцевых приспособлений 16 для крепления торцов цилиндрической оболочки 17 от пульта управления 20 подается сжатый воздух (не показано). На пульте yriравления 20 расположены вакуумметр 23 и манометры 24 и 25 (не показаны), Прибор работает следующим образом.

Испытывают оболочку 17 устанавливают в кольцевых приспособлениях 16 зажимных устройств 2 и 4, Ограничитель 16 установлен таким образом, чтобы между его верхним торцом и дном глухого отверстия верхнего эажимного устройства 4 был зазор, обуславливающий максимально допустимые перемещения оболочки в момент потери устойчивости (с помощью гаек 5 и 6 устанавливают высоту нагружающего устройства в соответствии с длиной оболочки).

Демонстрация явления потери устойчивости и определения критической силы гладких и подкрепленных цилиндрических оболочек в зависимости от точки приложения осевой сжимающей силы при различных условиях закрепления торцов выполняются следующим образом.

Нагружение осевой сжимающей силой.

В исходном положении телескопический рычаг 8 нагружающего устройства должен занимать горизонтальное положение, При центральном нагружении осевая сжимающая сила прикладывается по линии продольной оси оболочки s точке С. При внецентренном нагружении осевая.сжимающая сила прикладывается эксцентрично относительно продольной оси оболочки в одной из точек Я, В, М, Выбор режима осуществляется изменением длины телескопического рычага 8 и телескопической тягой 12 и фиксации их в заданном положении винтами 13 и 14. Подвижный груз 9 устанавливают на минимально коротком плече телескопического рычага 8. Плавно перемещая груз 9 по рычагу 8, добиваются явления потери устойчивости. При этом выбирается ограничительный зазор, зажимное устрой1 75Щ28 тел ство 4 садится на верхний торец ограничи- мембранами существует зазор в ко о я 15. Величина критической силы отсчи- свободно размещаются то б т ром тывается по изме ит ль тся торцы о олочек, В исхо ном и и измерительной шкале 8, Для реализации жесткого эащемле ния торд ом положении нагружающее цов оболочки в камеры приспособления 16 устройство отведено в сторону вращением 5 через пульт управления 20 от насоса 22 поруг стойки . Зазор междудном дается максимальное давление, его величиглухого отверстия верхнего зажимного уст- на контролируется по манометру 25. При ройства4иограничителем15отсутствует. C этом мембраны обжимают торцы оболочки пульта управления 20 включают вакуумный таким образом, что полностью исключают насос 21; и происходит откачка воздуха из 10 воэможность их перемещений. Для реаливнутренней полости оболочки. Вешнее из- зации упругого закрепления торцов оболочбыточное давление приводит к потере ус- ки в камеры приспособления 16 через пульт тойчивости оболочки. Избыточное давление управления 20 от насоса 22 подается давлеопределяется как разность между атмос- ние, обеспечивающее обжатие торцов обофернымдавлениемидавлениемвовнутрен- 15 лочки с ограничением их подвижности, ней полости оболочки, зависящей от уровня давления.

Нагружение осевой силой и внешним Предлагаемый прибор обеспечивает избыточным давлением, возможность как одинаковых так и раэличФ

В исходном положении телескопиче- ных условий опирания верхнего и нижнего ский рычаг 8 нагружающего устройства ус- 20 торцов оболочки. танавливают в горизонтальное положение. Предлагаемая учебная установка сущеИзменяя. длину телескопического рычага 8 и ственно расширяет дидактические возможтелескопической тяги 12 и, фиксируя их в ности при иэу е и изучении явления потери заданном положении винтами 13 и 14, вы- устойчивости гладких и подкрепленных цибираем режим центрального или внецент- 25 линдрических оболочек, обеспечивая наренного нагружения осевой сжимающей глядность картины потери устойчивости при . силой. С помощью подвижного груза 9 со- расширении возможностей нагружения, здается осевая сжимающая сила, мейьшая различных соотношенияхдлин и типов подкритической. Далее включается вакуум-на- крепляющих элементов оболоч к сос 21 о момента н в олочек, а также д нта наступления потери ус- 30 при различных условиях закрепления тортойчивости оболочки, Степень разрежения цов оболочки. во внутренней поверхности оболочки конт- мула изо ретения ролируется по вакуумметру 23. Учебный прибор по строительной мехаНагружение осевой сжимающей силой нике, содержащий закрепленные на основаи внутренним избыточным давлением. 35 нии нижнее зажимное устройство и стойк, В исхо ном д положении телескопиче- выполненную в виде винта, установленное и тоику, ский рычаг 8 нагружающего устройства ус- на стойке нагружающее устройств в танавлива ют в горизонтальное положение. ненное в виде рычага с грузом, ша ни но

Включают насос 22 и а с 2 и надувают оболочку связанного с толкателем, установленным в заданным давлением. Величина избыточно- 40 направляющем стакане. связанно я анное с толкад ия во внутренней полости оболоч- телем верхнее зажимное устройство, устаки контролируется по манометру 24. новленный между зажимными

Изменяя длину телескопического рычага 8 и устройствами деформируемый объект — цителескопической тяги 12 и, фиксируя их в линдрическую оболочку, винтовой ограниэаданном положении винтами 13 и 14; вы- 45 читель, установленный на нижнем ираем режим центрального или внецент- устройстве, причем зажимные устройства реннОго нагружения осевой сжимающей выполнены в виде дисков, диск нижнего засилой. С помощью подвижного груза 9 со- жимного устройства имеет канал для соедиздается осевая больше критической, нения с вакуум-насосом, нагружающее и ибо п

Во всех названных случаях учебный 50 устройствосвяэаносвинтомстойки о р р позволяет демонстрировать зависи- ством ходовой и стопорной гаек, а г з стаи средмость к итических р . кихнагруэокотусловийопи- новлен на рычаге с возможностью осевого и нои гаек, а груз устарания оболочки по торцам. перемещения, отличающийся тем, что, эменение условий закрепления тор- с целью расширения демонстрационных цовоболочкиобеспечивается конструкцией 55 воэможностей, на торцевых поверхностях кольцевых приспособлений 16 для крепле- дисков эажимных устройств установлены ния торцов цилиндрической оболочки 17. кольцевые приспособления для крепления

Для реализации шарнирного опирания ор- торцов деформируемого обьекта, рычаг нацоЬ оболочки давления в камеры приспо- гружающего устройства выполнен телескособлений 16 не подается. При этом между пическим с возможностью фиксации в

1756928

Составитель Г.Павлов

Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп

Редактор М.Янкович

Заказ 3091 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

ПроиЗводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 заданном положении, а к каналу в диске нижнего зажимного устройства кроме вакуум-насоса через пульт управления подсоединен насос.