Учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике

Учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике

Реферат

 

Изобретение относится к учебным моделям и может быть использовано при изучении курса строительной механики и сопротивления материалов для развития у учащихся умения активно влиять на проект сооружения, подчиняя конструкцию требованиям распределения в ней усилий рациональным образом. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей, упрощение конструкции. Это достигается тем, что прибор по сопротивлению материалов и строительной механике представляет собой силовую раму с установленной на ней фермой. Силовая рама имеет гнезда для перестановки нагружающих устройств и фиксации шарнирных узлов. Каждый стержень фермы состоит из двух жестких стержней, соединенных между собой упругим элементом, находящимся в обойме и жестко соединенным с одним из стержней, к которому также шарнирно крепится стрелка и жестко прикреплена шкала, а к другому стержню крепится тяга, которая другим концом шарнирно прикреплена к стрелке. 2 ил.

Изобретение относится к учебным моделям и может быть использовано при изучении курса строительной механики и сопротивления материалов для развития у учащихся умения активно влиять на проект сооружения, подчиняя конструкцию требованиям распределения в ней усилий рациональным образом.

Известен тензометр Гугунбергера, закрепленный на конструкции между точками, где необходимо изменять деформацию, и представляющий собой рычажное устройство, применение которого обеспечивает преобразование малых перемещений точек крепления тензометра в значительное перемещение стрелки вдоль его шкалы.

Недостатком известного устройства является то, что хотя оно предназначено для измерения деформаций, но не может быть использовано в качестве демонстрационного прибора. Кроме того, высокая чувствительность тензомометра Гугенбергера приводит к значительным погрешностям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является учебный прибор, представляющий собой силовую раму с установленной на ней нагружаемой через специальные приспособления фермой.

Стержни фермы представляют собой элементы, при приложении нагрузки к которым происходит сокращение или увеличение их длины за счет включенного в их конструкцию упругого элемента. Эти изменения длины стержня сопровождаются включением или выключением лампочек соответствующими микровыключателями.

Недостатками известного учебного прибора являются сложность конструкции стержней, составляющих ферму, возможность демонстрации лишь знака действующего усилия (растяжение, сжатие), при этом усилия одного знака и разной величины во время демонстрации неразличимы.

Кроме того, указанный учебный прибор требует обеспечения электропитанием.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей, упрощение конструкции.

Это достигается тем, что прибор по сопротивлению материалов и строительной механике представляет собой силовую раму с установленной на ней фермой. Силовая рама имеет гнезда для перестановки нагружающих устройств и фиксации шарнирных узлов. Каждый стержень фермы состоит из двух жестких стержней, соединенных между собой упругим элементом, находящимся в обойме и жестко соединенным с одним из стержней, к которому также шарнирно крепится стрелка и жестко прикреплена шкала, а к другому стержню крепится тяга, которая другим концом шарнирно прикреплена к стрелке.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый прибор содержит новое устройство механизма демонстрации действующего усилия в стержне формы. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Благодаря внесению указанных изменений достигаются новые возможности применения прибора, позволяющего демонстрировать как знаки возникающих усилий в стержне, так и их относительную величину. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике; на фиг. 2 - устройство стержня формы учебного прибора.

Учебный прибор содержит силовую раму 1, установленную на ней нагружаемую ферму, состоящую из соединенных шарнирными узлами 2 стержней 3. Каждый стержень 3 фермы состоит из двух жестких стержней 4 и 5, соединенных между собой упругим элементом 6, находящимся в обойме 7 и жестко соединенным с одним их стержней 4, к которому также шарнирно крепится стрелка 8 и жестко прикреплена шкала 9, а к другому стержню 5 крепится тяга 10, шарнирно соединенная со стрелкой 8. На силовой раме 1 установлены приспособления для загружения фермы, представляющие собой узел, состоящий из прикрепленной к раме муфты с внутренней резьбой 11 и болта 12. Кроме того, силовая рама 1 имеет гнезда 13 для фиксации опорных узлов фермы.

Учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике работает следующим образом.

Собирают шарнирно-стержневую конструкцию - ферму заданной формы с закреплением опор в гнездах 13 и нагружают ее путем ввинчивания болта 12, при этом все стержни 3 фермы работают либо на растяжение, либо на сжатие. При действии на стержень растягивающих сил упругий элемент 6 между жесткими стержнями 4 и 5 удлиняется, расстояние между точками крепления стрелки к стержню 4 и тяги к стержню 5 увеличивается, что приводит к отклонению стрелки 8 по шкале 9 от ее начального положения. При снятии нагрузки упругий элемент 6 приобретает первоначальные размеры, что приводит возвращение стрелки 8 в исходное состояние. При действии на стержень 3 сил сжатия упругий элемент 6 между жесткими стержнями 4 и 5 сокращается, что приводит к отклонению стрелки 8 по шкале от исходного положения в направлении, обратном тому, которое наблюдалось при растяжении.

Конструкция учебного прибора по сопротивлению материалов и строительной механике позволяет визуально наблюдать как знаки возникающих усилий в стержне, так и их относительную величину. Кроме того, простота конструкции заявляемого прибора обеспечивает удобство его эксплуатации и низкие затраты на его изготовление. Таким образом, использование заявляемого учебного прибора существенно повышает демонстрационные возможности. (56) Авторское свидетельство СССР N 1305760, кл. G 09 B 23/06, 1987.

Формула изобретения

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ И СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ , содеpжащий силовую pаму и феpму, состоящую из набоpа соединенных шаpниpными узлами стеpжней, каждый из котоpых включает упpугий элемент, а силовая pама имеет гнезда для пеpестановки нагpужающих устpойств и фиксации шаpниpных узлов, отличающийся тем, что каждый стеpжень феpмы состоит из двух жестких частей, а упpугий элемент pасположен между ними и установлен в обойме, жестко соединенной с одной из частей стеpжня, с котоpым связана шаpниpно стpелка и к котоpому жестко пpикpеплена шкала, а дpугая часть стеpжня снабжена тягой, шаpниpно соединенной со стpелкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2