УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ОБЪЕМНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель 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 (Авторское свидетельство СССР №1444868, кл. G09В 23/06, 1988).
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.
Известен учебный прибор для демонстрации объемной ползучести материалов, содержащий емкость с жидкостью, средство для изменения давления в емкости, состоящее из баллона со сжатым воздухом и вытеснителя, заправленного жидкостью другого цвета, сменный образец из низкомодульного материала, расположенный в емкости, капиллярную трубку с манометром, связанную с емкостью и средством для изменения давления, линейку для измерения столбца жидкости в капиллярной трубке (Патент РФ №2029992, кл. G09B 23/06, 1995).
К недостаткам учебного прибора относится то, что он 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 материалов, содержащий емкость с жидкостью, средство для изменения давления в емкости, состоящее из баллона со сжатым воздухом и вытеснителя, заправленного жидкостью другого цвета, сменный образец из низкомодульного материала, расположенный в емкости, капиллярную трубку с манометром, связанную с емкостью и средством для изменения давления, линейку для измерения столбца жидкости в капиллярной трубке, сменный образец помещен в тонкую эластичную герметичную оболочку, емкость с жидкостью размещена в дополнительной емкости, заполненной такой же жидкостью, дополнительная емкость связана через дополнительную капиллярную трубку со средством для изменения давления, причем объемы жидкостей в емкостях одинаковы.
Существенные отличия и новизна заключаются в том, что сменный образец помещен в тонкую эластичную герметичную оболочку, емкость с жидкостью размещена в дополнительной емкости, заполненной такой же жидкостью, дополнительная емкость связана через дополнительную капиллярную трубку со средством для изменения давления, причем объемы жидкостей в емкостях одинаковы.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На чертеже фиг.1 показан учебный прибор.
Учебный прибор имеет емкость 1, в которой размещен образец 2, помещенный в тонкую эластичную герметичную оболочку 3. Емкость 1 через капиллярную стеклянную трубку 4 и манометр 5 подсоединена к средству для изменения
давления, состоящая из баллона 6 со сжатым воздухом и вытеснителя 7. Вытеснитель 7 резиновой мембраной 8 разделен на две полости, одна из которых заправляется жидкостью и подсоединяется к стеклянной капиллярной трубке 4, а другая - подсоединяется к баллону 6 со сжатым воздухом Емкость 1 с жидкостью размещена в дополнительной емкости 9 связана через дополнительную капиллярную трубку 10, причем объемы жидкостей в емкостях одинаковы. Между капиллярными трубками 4 и 10 на корпусе дополнительной емкости 9 закрепляется линейка 11.
Прибор работает следующим образом.
Образец 2 из низкомодульного материала помещенный в тонкую эластичную герметичную оболочку 3, помещают в емкость 1, емкость 1 помещена в дополнительную емкость 9, к верхнему срезу емкости 1 присоединяется капиллярная стеклянная трубка 4, и к дополнительной емкости 9 присоединяется дополнительная капиллярная стеклянная трубка 10, нижним концом. Капиллярные стеклянные трубки 4 и 10 стыкуют к вытеснителю 7 заправленный жидкостью другого цвета, а к другой полости, отделенной резиновой мембранной 8, присоединен баллон 6 со сжатым воздухом. Открывают баллон 6 со сжатым воздухом и задают необходимое давление, которое контролируется через манометр 5 и мембрану 8 передается жидкости в полости вытеснителя 8, которая в свою очередь передает давление по капиллярным стеклянным трубкам 4 и 10 жидкостям в емкостях 1 и 9. Под действием давления жидкости в емкостях 1 и 9 образец 2 деформируется (сжимается), в результате граница между жидкостью, находящейся в вытеснителе 8 в капиллярных стеклянных трубках 4 и 10 опуститься. По линейке 11 снимается отсчет, и зная геометрию образца 2 и величину давления определяемую по манометру 5, можно определить объемную деформацию низкомодульного материала, из которого изготовлен образец. В следствие явления ползучести объем образца при заданном давлении, будет уменьшаться и соответственно будет опускаться граница жидкости в капиллярных
стеклянных трубках 4 и 10. Величина перемещения границ жидкостей в капиллярных стеклянных трубках 4 и 10 через определенные промежутки времени измеряется с помощью линейки 11. Так как объемы жидкостей в емкостях 1 и 9 одинаковы, деформация (сжимаемость) жидкости не учитывается. И вычитая разницу давлений в капиллярных стеклянных трубках 4 и 10, мы получим чистую объемную ползучесть низкомодульного материала. В результате имеем возможность прямого визуального наблюдения объемной ползучести низкомодульного материала при заданном давлении и ее графического отображения.
Предлагаемый учебный образец существенно расширяет дидактические возможности и наглядность при изучении явления ползучести, обеспечивает реальность наблюдаемого процесса ползучести, возможности его измерения и исследования.