УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДЕФОРМАЦИЙ ТЕЛ
EDUCATIONAL APPARATUS FOR DEMONSTRATING DEFORMATION OF BODIES

Изобретение относится к области учебно-наглядных пособий, используемых в учебном процессе при изучении сопротивления материалов для демонстрации различных деформаций деталей искусственных сооружений, машин и других тел.
Известен прибор для демонстрации деформации бруса, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, а также поперечный деформатор, воздействующий на брус (Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Марьин В.А., Станкевич А.И. Сопротивление материалов. Лабораторный практикум. - М.: Дрофа, 2004. - С.218, рис.5.50). Этот прибор имеет существенный недостаток, заключающийся в возможности демонстрации всего лишь одного вида деформации - косого поперечного изгиба, что существенно снижает эффективность и наглядность.
Наиболее близким к заявляемому устройству является учебный прибор для демонстрации деформаций бруса, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, а также поперечные деформаторы, установленные на стойке, и крутильный деформатор, скрепленный с другим концом бруса (Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Марьин В.А., Станкевич А.И. Сопротивление материалов. Лабораторный практикум. - М.: Дрофа, 2004. - С.33, рис.1.8). Эффективность и наглядность действия этого прибора повышена благодаря возможности демонстрации деформации кручения в дополнение к деформации изгиба. Однако нельзя продемонстрировать деформации растяжения-сжатия, продольного изгиба, сдвига и смятия.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и наглядности прибора.
Технический результат достигается тем, учебный прибор для демонстрации деформаций тел, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, а также два поперечных деформатора, установленных на стойке, и крутильный деформатор, скрепленный с другим концом бруса, свободно пропущенным через отверстие в стойке, имеет особенность, состоящую в том, что он дополнительно содержит стержень, скрепленный со стойкой обоими концами, разрезанный поперек и обтянутый эластичной пленкой, сдвигающий деформатор, установленный на стержне вблизи разреза, шарообразное тело, скрепленное со стойкой, сминающий деформатор, установленный на стойке с возможностью контакта с шарообразным телом.
Новыми по сравнению с прототипом в предложенном устройстве являются:
- новые конструктивные элементы:
стержень,
шарообразное тело,
сдвигающий деформатор,
сминающий деформатор;
- новое выполнение конструктивного элемента:
стержень выполнен разрезанным поперек и обтянутым эластичной пленкой;
- новая связь между конструктивными элементами:
стержень скреплен обоими концами со стойкой,
сдвигающий деформатор установлен на стержне вблизи разреза,
сминающий деформатор установлен на стойке с возможностью контакта с шарообразным телом.
Таким образом, по мнению авторов, предложение является новым по сравнению с прототипом, так как оно не известно из уровня техники. Предложение, по мнению авторов, имеет изобретательский уровень, так как оно для специалистов явным образом не следует из уровня техники и не может быть разработано с использованием известных методов, методик, правил и приемов расчета, проектирования и конструирования машин и их механизмов.
Предложенное техническое решение иллюстрируется структурно-конструктивной схемой прибора.
Согласно предложению учебный прибор для демонстрации деформаций тел (см. чертеж) содержит стойку 1 и установленный на ней брус 2, который выполнен, в частности, из упругого материала и на поверхность которого нанесена координатная сетка в виде ярких продольных и поперечных полос. Одним концом (нижним) брус 2 скреплен со стойкой 1. На поперечинах 3 и 4, которые закреплены на вертикальных планках 5 стойки 1, установлены поперечные деформаторы 6 и 7 для изгиба бруса 2, выполненные, в частности, в виде ползунов, подвижных относительно поперечин 3 и 4. Крутильный деформатор 8, выполненный в виде поперечного штыря, неподвижно соединен с другим концом (верхним) бруса 2, который свободно пропущен через отверстие 9 в поперечине 10 стойки 1. Прибор снабжен стержнем 11, скрепленным одним концом со стойкой 1 и другим концом с выступом 12 на поперечине 4. Стержень 11 выполнен разрезанным поперек и обтянут эластичной пленкой 13. На стержень 11 и пленку 13 нанесены яркие продольные полоски. На стержне 11 вблизи разреза установлен сдвигающий деформатор 14, выполненный в виде штыря. Прибор снабжен шарообразным телом 15, неподвижно соединенным с выступом 16 стойки 1 на стороне, противоположной стержню 11. На поверхность шарообразного тела 15 нанесены яркие концентричные окружности. С шарообразным телом 15 контактирует сминающий деформатор 17, выполненный в виде планки, подвижно соединенной с выступом 18 стойки 1 с возможностью смещения относительно выступа 18, в частности, с возможностью поворота.
Предложенный учебный прибор для демонстрации деформаций тел работает следующим образом. Нажимая на верхний конец бруса 2 или воздействуя на него в противоположную сторону, демонстрируют деформации сжатия и растяжения бруса 2. Сильно нажимая на верхний конец бруса 2, демонстрируют деформацию продольного изгиба. Деформацию кручения бруса 2 осуществляют с помощью крутильного деформатора 8. Нажимая попеременно или одновременно на поперечные деформаторы 6 и 7, демонстрируют деформации плоского или косого изгиба бруса 2. По искажению координатной сетки, нанесенной на поверхность бруса 2, судят о характере деформации его поверхностных слоев. Нажимая на сдвигающий деформатор 14, демонстрируют деформацию сдвига стержня 11. Эластичная пленка 13 увеличивает эффект наглядности, позволяя смещать части стержня 11 на видимую величину. Воздействуя с помощью сминающего деформатора 17 на шарообразное тело 15, демонстрируют деформацию смятия шарообразного тела 15.
Таким образом, предложение расширяет функциональные возможности и наглядность прибора, позволяя демонстрировать все основные виды деформаций тел.
Предложенный учебный прибор при испытаниях показал свою работоспособность и возможность достижения технического результата. Таким образом, предложение, по мнению авторов, имеет промышленную применимость.