Учебный прибор для демонстрации объемной ползучести материалов

 

Использование: в учебных и наглядных пособий, в частности по теории упругости, сопротивлению материалов, строительной механике, и может быть использовано в учебном процессе вузов. Сущность изобретения: образец из низкомодульного материала помещают до верхнего среза капилярной стеклянной рубки, подсоединенной нижним концом к емкости. К верхнему концу капиллярной трубки подсоединен вытеснитель, заправленный жидкостью другого цвета, подсоединен баллон со сжатым воздухом. Образец нагружают давлением, в результате чего он деформируется (сжимается), и граница между жидкостью в емкости и жидкостью в вытеснителе, в капиллярной стеклянной трубке опускается. По линейке снимается отсчет. Вследствие явления ползучести объем образца при заданном давлении, которое контролируется по манометру, будет уменьшаться и соответственно будет опускаться граница жидкостей в капиллярной стеклянной трубке. 1 ил.

Изобретение относится к учебным и наглядным пособиям, в частности, по теории упругости, сопротивлению материалов, строительной технике, и может быть использовано в учебном процессе вузов.

Известна учебная модель для демонстрации ползучести материала, содержащая емкость с вязкой жидкостью и размещенный в жидкости поршень, связанный штоком с упругим элементом, средство управления гидродинамическим сопротивлением поршня, емкость закрыта герметичной крышкой с центральным отверстием для прохождения штока, а в поршне выполнены отверстия для перетекания жидкости из предпоршневой в запоршневую емкость.

К недостаткам данной установки относится то, что она только моделирует процесс ползучести и не позволяет наблюдать непосредственно объемную ползучесть реальных низкомодульных материалов, а также наглядно сравнивать результаты для образцов из разных материалов.

Цель изобретения - расширение наглядности и достоверности изучаемого процесса.

Для этого учебный прибор для демонстрации объемной ползучести низкомодульных материалов, содержащий емкость с жидкостью, снабжен образцом, выполненным из низкомодульного материала, размещенным в емкости, которая через капиллярную трубку и манометр подсоединена к источнику давления, и линейкой, установленной около капиллярной трубки.

Существенными отличиями предлагаемого от прототипа и новизна заключаются в следующем: - учебный прибор снабжен образцом; - образец выполнен из низкомодульного материала и размещен в емкости; - емкость через капиллярную трубку и манометр подсоединена к источнику давления; - учебный прибор снабжен линейкой, установленной около капиллярной трубки.

На чертеже показан учебный прибор.

Учебный прибор имеет емкость 1, в которой размещен образец 2, выполненный из низкомодульного материала. Емкость 1 через капиллярную стеклянную трубку 3 и манометр 4 подсоединена к источнику давления, который состоит из вытеснителя 5 и баллона со сжатым воздухом 6. Вытеснитель 5 резиновой мембраной 7 разделен на две полости, одна из которых заправляется жидкостью и подсоединяется к капиллярной трубке 3, а другая - подсоединяется к баллону 6 со сжатым воздухом. Около капиллярной трубки 3 на корпусе емкости 1 закрепляется линейка 8.

Прибор работает следующим образом.

Образец 2 из низкомодульного материала помещают в емкость 1, которую заполняют жидкостью до верхнего среза капиллярной стеклянной трубки 3, подсоединенной нижним концом к емкости 1. К верхнему концу капиллярной трубки 3 стыкуют вытеснитель 5, заправленный жидкостью другого цвета, а к другой полости, отделенной резиновой мембраной 7, - баллон со сжатым воздухом 6. Открывают баллон со сжатым воздухом и задают необходимое давление, которое через мембрану 7 передается жидкости в полости вытеснителя 5, которая в свою очередь передает давление по капиллярной трубке 3 жидкости в емкости 1. Под действием давления жидкости в емкости 1 образец 2 деформируется (сжимается), в результате граница между жидкостью, находящейся в емкости 1, и жидкостью, находящейся в вытеснителе 5, в капиллярной стеклянной трубке 3 опустится. По линейке 8 снимается отсчет, и зная геометрию образца 2 и величину давления по манометру 4, можно определить объемную деформацию низкомодульного материала, из которого изготовлен образец. Вследствие явления ползучести объем образца при заданном давлении, которое контролируется по манометру 4, будет уменьшаться и соответственно будет опускаться граница жидкостей в капиллярной стеклянной трубке 3. Величина перемещения границ жидкостей через определенные промежутки времени измеряется с помощью линейки. В результате имеем возможность прямого визуального наблюдения объемной ползучести реального низкомодульного материала при заданном давлении и ее графического отображения. Объемную ползучесть можно демонстpиpовать при нескольких заданных давлениях, для чего необходимо баллон 6 со сжатым воздухом соединить с вытеснителем 5 через воздушный редуктор.

Предлагаемый учебный прибор существенно раcширяет дидактические возможности и наглядность при изучении явления ползучести, обеспечивает реальность наблюдаемого процесса ползучести, возможности его измерения и исследования.

Формула изобретения

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ОБЪЕМНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ МАТЕРИАЛОВ, содержащий емкость с жидкостью и средство для изменения давления в емкости, отличающийся тем, что он имеет сменный образец из низкомодульного материала, расположенный в емкости, капиллярную трубку с манометром, связанную с емкостью и средством для измерения давления, и линейку для изменения столбца жидкости в капиллярной трубке.

РИСУНКИ

Рисунок 1