Демонстрационная установка по механике

Настоящее устройство относится к средствам обучения, а именно к научным приборам для демонстрации разрушения цилиндрических оболочек, и может быть использовано в учебном процессе в ВУЗах.
Известен учебный прибор по строительной механике, содержащий верхнее зажимное устройство, закрепленные на основании прибора нижнее зажимное и нагружающее устройства, причем нагружающее устройство имеет возможность смещения и фиксации, вакуумный и нагнетающий насосы с пультом управления, установленный между зажимными устройствами деформируемый объект тонкостенную оболочку, зажимные устройства выполнены в виде дисков, диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения через пульт управления с вакуумным и нагнетающим насосами, на торцевых поверхностях дисков верхнего и нижнего зажимных устройств установлены кольцевые приспособления для крепления торцов деформируемого объекта, вместо рычажного введено нагружающее устройство, выполненное в виде винтовой пары - винт-гайка с рукояткой, пружины, двух опор и подпятника винта винтовой пары, пружина с помощью опор прикреплена к внутренней торцевой поверхности верхнего зажимного устройства и к подпятнику винтовой пары, винт винтовой пары имеет возможность перемещения в осевом направлении, а в гайку винтовой пары, закрепленную с возможностью вращения в плоскости основания, ввинчена рукоятка со стрелкой; на круговом основании прибора нанесен лимб, измерительная шкала которого оттарирована в величинах создаваемых осевых сжимающей и растягивающей сил. (Белов Г.П., Ерохина Е.В., Куприянов И.Н., Заявка: 94031581/12, 29.08.1994, Дата публикации заявки: 20.06.1996).
Однако описанный прибор не позволяет демонстрировать разрушение тонкостенных оболочек под действием только лишь внутреннего избыточного давления и требует приложения к оболочке для ее разрушения осевой растягивающей силы, что не позволяет наглядно продемонстрировать соответствие характера разрушения основным положениям безмоментной теории тонких оболочек.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в активизации познавательной деятельности обучаемых, наглядно демонстрируя последствия превышения расчетного давления в цилиндрической оболочке - конструкции, широко используемой в технике.
Данная задача решается за счет того, что демонстрационная установка по механике включает две скрепленные пластины, между которыми помещена модель тонкостенной цилиндрической оболочки, ослабленная продольным разрезом, причем одна из пластин имеет узел подвода воздуха и резиновое уплотнение. В качестве модели тонкостенной цилиндрической оболочки может быть использована алюминиевая банка, соответствующие  ГОСТ Р 51756-2001 «Банки алюминиевые глубокой вытяжки». Продольный разрез герметизирован изнутри модели клейкой лентой.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение наглядности демонстрации разрушения тонкостенной оболочки за счет более точного соответствия характера разрушения основным положениям теории, а также повышение безопасности демонстрации за счет снижения давления, необходимого для разрушения модели.
Устройство поясняется фиг.1, на которой изображена схема демонстрационной установки.
Демонстрационная установка состоит из двух пластин 1 и 2, между которыми помещена модель тонкой цилиндрической оболочки 3, ослабленная продольным разрезом 4, герметизированным изнутри оболочки клейкой лентой 5. На нижней пластине размещен узел подвода воздуха 6 и резиновое уплотнение 7. Пластины скреплены между собой шпильками 8 с гайками 9.
Устройство работает следующим образом. Модель тонкостенной цилиндрической оболочки, ослабленная продольным разрезом, герметизированным изнутри оболочки клейкой лентой, помещается между верхней и нижней пластинами так, чтобы край оболочки находился на резиновом уплотнении. Пластины стягиваются шпильками и гайками, усилие затяжки гаек должно быть равномерным и не вызывать потерю устойчивости модели. Через узел подвода воздуха подается давление от насоса или компрессора, которое и вызывает разрушение модели. Вид модели после разрушения представлен на фото фиг. 2. Характер разрушения модели наглядно демонстрирует, что разрушение произошло в результате воздействия на оболочку окружных нормальных напряжений, что соответствует основным положениям безмоментной теории тонких оболочек. Фото фиг. 3 иллюстрирует хорошую повторяемость результатов разрушения однотипных моделей.