КОМПЛЕКС УНИВЕРСАЛЬНЫЙ УЧЕБНЫЙ ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области установок для обучения, а именно, к лабораторным установкам для изучения курса "Сопротивление материалов" в высших учебных заведениях.
Уровень техники
Известен комплекс универсальный учебный по сопротивлению материалов (лабораторная установка по сопротивлению материалов) (RU № 93007409, кл. G 09 B 23/06, 1995 г.), относящийся к учебным приборам по курсу "Сопротивление материалов" который может быть использован для определения характера действия статических и динамических нагрузок на элементы конструкций. Комплекс включает основание и измеритель усилий, в виде вертикального стержня, охватываемого пружиной, электродвигатель и подпружиненную телескопическую стойку, а также пишущие устройства. В качестве испытуемых образцов комплекс содержит горизонтальный брус, закрепленный в опорах.
Существенным недостатком известной лабораторной установки является то, что в ней снимаются и анализируются только аналоговые сигналы, что приводит к уменьшению точности измерений, а также узость сферы применения данной установки и невозможность обеспечения на данной конструкции проведения различных типов лабораторных работ.
Сущность полезной модели
Задачей создания полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение точности измерений и удобства обращения.
Технический результат заключается в расширении диапазона решаемых задач, что позволяет проводить с помощью данного комплекса 17 различных лабораторных работ по курсу "Сопротивление материалов" в высших технических учебных заведениях, и повышении точности измерений за счет применения блока измерения усилий и измерителя статической деформации.
Поставленная задача достигается тем, что в комплексе универсальном учебном по сопротивлению материалов, включающем основание, измеритель усилий и испытуемый образец, согласно полезной модели, основание выполнено в виде лабораторного стола, содержащего комплект испытуемых образцов, а измеритель - в виде тензометрического блока измерения усилий и дополнительного блока измерения статической деформации, каждый из которых подключен к источнику питания и к разъему испытуемого образца. При этом в комплект испытуемых образцов входят две консольные балки равного сопротивления изгибу, выполненные из материала сталь 45 и сплава Д16Т, два плоских образца, выполненных из материала сталь 45 и сплава Д16Т рама и стержни различного поперечного сечения и длины. Для изучения напряженного состояния при внецентровом растяжении стержни выполнены большой кривизны прямоугольного поперечного сечения, материал сталь 45. Для определения модуля сдвига стержни выполнены тонкостенными цилиндрическими, материал сталь 45. Для изучения плосконапряженного состояния стержни выполнены тонкостенными цилиндрическими, материал - сплав Д16Т. Для изучения статически определимых и неопределимых стержневых систем стержни выполнены в виде рамы П-образного контур, материал - сталь 20. Для изучения перемещения при изгибе, стержни выполнены прямоугольного поперечного сечения, материал - сталь 45. Для изучения изгиба и кручения при сжатии стержни выполнены тонкостенного П-образного сечения, материал - сталь 45. Для изучения потери устойчивости при сжатии стержни выполнены гибкими прямоугольного сечения, материал - сталь 45. Для изучения чистого и поперечного изгиба стержни выполнены двутаврового сечения, материал - сплав Д16Т. Лабораторный стол для удобства
хранения комплекта испытуемых образцов снабжен выдвижными ящиками. Кроме того, стол снабжен регулируемыми по высоте опорами для установки стола по уровню и роликами для его передвижения. Блок измерения усилий снабжен датчиками усилий от 0,05 до 5 кН и элементами управления и индикации, расположенными на лицевой панели блока.
Такая принципиальная схема не только обеспечивает многофункциональность предлагаемой полезной модели, но и дает возможность быстрой смены необходимых для конкретных лабораторных работ испытуемых образцов.
Перечень фигур
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен внешний вид учебного комплекса.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Универсальный учебный комплекс содержит лабораторный стол 1 с плитой 2 расположенной в верхней плоскости стола 1 для закрепления на ней испытуемых образцов 3 при проведении соответствующей лабораторной работы. Стол 1 снабжен выдвижными ящиками 4. В нижней части стол 1 оборудован роликами 5 для его передвижения и регулируемыми по высоте опорами б для установки стола 1 по уровню. На плите 2 смонтирован измеритель 7, выполненный в виде тензометрического блока измерения усилий и дополнительного блока измерения статической деформации, каждый из которых подключен к источнику питания и снабжен элементами управления и индикации.
Работа универсального учебного комплекса осуществляется следующим образом.
Комплекс универсальный предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов» в высших технических учебных заведениях и обеспечивает выполнение следующих работ при использовании комплекта испытываемых образцов 3:
- по определению модуля нормальной упругости и коэффициента Пуассона;
- исследование внецентрового растяжения стержня;
- исследование напряжений в стержне большой кривизны;
- исследование на кручение стального образца;
- определение модуля сдвига;
- исследование напряженно - деформированного состояния в стержне при кручении;
- исследование плоского напряжения состояния стержня методом тензометрии;
- исследование напряженно - деформированного состояния в плоской раме;
- опытная проверка теоремы взаимности работ и принципа взаимности перемещений;
- изучение характера распределений напряжений в зоне расположения концентратора и в зоне, удаленной от него;
- определение перемещений в балке при изгибе;
- определение значения опорной реакции статически неопределимой балки;
- определение напряжений и перемещений в балке при косом изгибе;
- испытание тонкостенного стержня открытого профиля на изгиб и кручение;
- определение критической силы для сжатого стержня;
- исследование работы стержня при продольно - поперечном изгибе;
- исследование напряженного состояния в стержне при прямом «чистом» изгибе;
- исследование напряженно - деформированного состояния консольного стержня равного сопротивления изгибу.
Комплекс универсальный учебный работает при температурах от +10 до +35°С, относительной влажности воздуха до 80%. Для проведения соответствующей лабораторной работы на установочную плиту 2 стола 1, предварительно выровненного по уровню с помощью четырех опор 6, устанавливают соответствующий определенной работе испытуемый образец 3, выбранный из комплекта. После закрепления образца 3 на него прикладывают нагрузку, например штурвалом 8. В ходе лабораторной работы производят съем показаний с измерителя 7 статической деформации и При необходимости проводят для выполнения лабораторной работы расчеты. Измерения могут производится в широком диапазоне от 0,05 до 5 кН.
Предлагаемый учебный комплекс в настоящее время находится на стадии опытно-лабораторных испытаний и готовится его серийное производство.