CN210223207U - 一种用于超静定梁支反力问题教学的教具 - Google Patents

Abstract

一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，包括底板、撑梁装置、演示梁，其中，所述撑梁装置包括弹簧、皮膜、透明管、支撑杆、固定连接在底盘上的液体桶，所述皮膜固定连接在所述液体桶顶端；所述支撑杆的一端插入固定连接在所述液体桶底部的导管中，与之形成滑动连接，另一端从所述皮膜中穿过与之形成固定密封连接，并且与横托辊的支撑座固定连接；所述支撑杆上固定连接有挡盘，在所述挡盘和所述导管之间的所述支撑杆上套置有所述弹簧；所述液体桶内充满显示液体。由于采用了具有弹性的撑梁装置，学生可以直观地观察到超静定梁在载荷作用下的挠曲变形与支座处变形的协调关系；可以直观地体会这种变形的协调关系与支座的支反力之间的关联关系。

Description

一种用于超静定梁支反力问题教学的教具

技术领域

本实用新型涉及一种教具，尤其是一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，属于教具技术领域。

背景技术

超静定结构是指具有多余约束的结构，又称静不定结构。多余约束是指在静定结构上附加的约束。每个多余约束都带来一个多余未知支反力，使支反力的总数超过了所能列出的独立平衡方程的总数。超静定梁是常见的超静定结构。求解静不定结构问题不能单凭平衡方程，还必须考虑结构的变形。在力法求解时，除了用到平衡方程外，还必须利用变形协调条件，其中变形协调条件方程的个数等于多余未知力的个数。然后利用物理方程将变形协调方程中的位移变量转换为支反力变量，与平衡方程联立求解 。超静定梁有广泛的工程应用，超静定梁的弯曲问题也是材料力学课程中重要的教学内容。学生在学习这部分内容的时候，常常会在理解支座处变形协调条件和支反力的关系问题方感到困惑。利用教具帮助学生理解有关课程内容是很好的解决问题的途径。现有的关于超静定梁弯曲问题的教具很少，基本都是基于应变测量的梁的弯曲实验台。这类梁的弯曲实验台存在以下不足：1.学生无法直观地观察到超静定梁在载荷作用下的挠曲变形与支座处变形的协调关系；2.学生无法直观地观察到这种变形的协调关系与支座的支反力之间的关联关系；3.不便于教师携带到教室进行现场演示。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，利用该教具，学生可以直观地观察到超静定梁在载荷作用下的挠曲变形与支座处变形的协调关系；可以直观地体会这种变形的协调关系与支座的支反力之间的关联关系。另外，该教具重量轻，便于教师携带到教室进行现场演示。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，包括底板、撑梁装置、演示梁，所述撑梁装置放置在所述底板上，所述演示梁放置在所述撑梁装置上，其中，所述撑梁装置包括弹簧、皮膜、透明管、支撑杆、固定连接在底盘上的液体桶，所述皮膜固定连接在所述液体桶顶端；所述支撑杆的一端插入固定连接在所述液体桶底部的导管中，与之形成滑动连接，另一端从所述皮膜中穿过与之形成固定密封连接，并且与横托辊的支撑座固定连接；所述支撑杆上固定连接有挡盘，在所述挡盘和所述导管之间的所述支撑杆上套置有所述弹簧；所述透明管固定连接在所述液体桶的侧壁上；所述液体桶内充满显示液体。

优选地，所述横托辊转动支撑在其支撑座中。

优选地，所述透明管上设置有刻度。

优选地，所述透明管上设置有阀门。

优选地，所述底盘通过与其固定连接的立柱与直线轴承固定连接。

优选地，所述支撑杆与所述直线轴承滑动连接。

优选地，所述演示梁用橡胶材料制成。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：由于采用了具有弹性的撑梁装置和利用透明管中液柱显示支反力的大小，学生可以直观地观察到超静定梁在载荷作用下的挠曲变形与支座处变形的协调关系；可以直观地体会这种变形的协调关系与支座的支反力之间的关联关系。另外，该教具体积小、不用电，便于教师带到课堂作为课堂教学的辅助工具使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的撑梁装置结构示意图。

其中：1—底板；2—撑梁装置；3—演示梁；21—底盘；22—挡盘；23—导管；24—弹簧；25—皮膜；26—透明管；27—阀门；28—支撑杆；29—横托辊；210—直线轴承；211—液体桶；212—立柱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，包括底板1、撑梁装置2、演示梁3，所述撑梁装置2放置在所述底板1上，所述演示梁3放置在所述撑梁装置2上，其中，所述撑梁装置2包括弹簧24、皮膜25、透明管26、支撑杆28、固定连接在底盘21上的液体桶211，所述皮膜25固定连接在所述液体桶211顶端；所述支撑杆28的一端插入固定连接在所述液体桶211底部的导管23中，与之形成滑动连接，另一端从所述皮膜25中穿过与之形成固定密封连接，并且与横托辊29的支撑座固定连接；所述支撑杆28上固定连接有挡盘22，在所述挡盘22和所述导管23之间的所述支撑杆28上套置有所述弹簧24；所述透明管26固定连接在所述液体桶211的侧壁上；所述液体桶211内充满显示液体。

为了消除梁中的轴向力，本实用新型中，优选地，所述横托辊29转动支撑在其支撑座中。

为了便于观察，本实用新型中，优选地，所述透明管26上设置有刻度。

为了在携带时显示液体不漏出，本实用新型中，优选地，所述透明管26上设置有阀门27。

为了固定所述直线轴承210，本实用新型中，优选地，所述底盘21通过与其固定连接的立柱212与直线轴承210固定连接。

为了保证所述支撑杆28只能直线移动，本实用新型中，优选地，所述支撑杆28与所述直线轴承210滑动连接。

为了减小刚度，使得透明管26中的液柱有明显的变化，本实用新型中，优选地，所述演示梁3用橡胶材料制成。

使用方法和原理是：选择两个以上的撑梁装置2放置在底板1，构成超静定支撑系统。将演示梁3放置在横托辊29上，用砝码对梁加载 ，演示梁3受力变形后，支撑杆28带动皮膜25移动，使得与液体桶211连通的透明管26中的液位发生变化，显示支反力的变化情况。选择不同刚度的弹簧24进行演示，可以归纳出支反力的变化规律和影响因素。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，包括底板（1）、撑梁装置（2）、演示梁（3），所述撑梁装置（2）放置在所述底板（1）上，所述演示梁（3）放置在所述撑梁装置（2）上，

其特征在于，所述撑梁装置（2）包括弹簧（24）、皮膜（25）、透明管（26）、支撑杆（28）、固定连接在底盘（21）上的液体桶（211），所述皮膜（25）固定连接在所述液体桶（211）顶端；所述支撑杆（28）的一端插入固定连接在所述液体桶（211）底部的导管（23）中，与之形成滑动连接，另一端从所述皮膜（25）中穿过与之形成固定密封连接，并且与横托辊（29）的支撑座固定连接；所述支撑杆（28）上固定连接有挡盘（22），在所述挡盘（22）和所述导管（23）之间的所述支撑杆（28）上套置有所述弹簧（24）；所述透明管（26）固定连接在所述液体桶（211）的侧壁上；所述液体桶（211）内充满显示液体。

2.根据权利要求1所述的一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，其特征在于，所述横托辊（29）转动支撑在其支撑座中。

3.根据权利要求1所述的一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，其特征在于，所述透明管（26）上设置有刻度。

4.根据权利要求1所述的一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，其特征在于，所述透明管（26）上设置有阀门（27）。

5.根据权利要求1所述的一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，其特征在于，所述底盘（21）通过与其固定连接的立柱（212）与直线轴承（210）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，其特征在于，所述支撑杆（28）与所述直线轴承（210）滑动连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于超静定梁支反力问题教学的教具，其特征在于，所述演示梁（3）用橡胶材料制成。

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