RU2010345C1

RU2010345C1 - Teaching device for building engineering and resistance of material learning

Info

Publication number: RU2010345C1
Authority: RU
Inventors: Н.П. Абовский; Ю.А. Воловик; Л.П. Азизова
Original assignee: Красноярский инженерно-строительный институт
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: educational aids manufacturing. SUBSTANCE: teaching device has loading frame with girder installed on it. Loading frame has sockets for loading members rearranging and hinging units fixing in. Every bar of girder is composed by two rigid rods connected between themselves by flexible element which is placed in casing and has tight connection with one of the rods which has arrow-pointer and fixed scale. Another rod has tie-link connected with arrow-pointer by hinge. EFFECT: more wide possibility for visual training, more simple construction. 2 dwg

Description

Изобретение относится к учебным моделям и может быть использовано при изучении курса строительной механики и сопротивления материалов для развития у учащихся умения активно влиять на проект сооружения, подчиняя конструкцию требованиям распределения в ней усилий рациональным образом. The invention relates to educational models and can be used in studying the course of structural mechanics and the resistance of materials for the development of students' ability to actively influence the design of a structure, subjecting the design to the requirements of the distribution of efforts in it in a rational way.

Известен тензометр Гугунбергера, закрепленный на конструкции между точками, где необходимо изменять деформацию, и представляющий собой рычажное устройство, применение которого обеспечивает преобразование малых перемещений точек крепления тензометра в значительное перемещение стрелки вдоль его шкалы. The known Gugunberger tensometer mounted on a structure between points where it is necessary to change the deformation, and which is a lever device, the use of which converts small movements of the attachment points of the tensometer to a significant movement of the arrow along its scale.

Недостатком известного устройства является то, что хотя оно предназначено для измерения деформаций, но не может быть использовано в качестве демонстрационного прибора. Кроме того, высокая чувствительность тензомометра Гугенбергера приводит к значительным погрешностям. A disadvantage of the known device is that although it is intended for measuring deformations, it cannot be used as a demonstration device. In addition, the high sensitivity of the Hugenberger strain gauge leads to significant errors.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является учебный прибор, представляющий собой силовую раму с установленной на ней нагружаемой через специальные приспособления фермой. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a training device, which is a power frame with a farm installed on it loaded through special devices.

Стержни фермы представляют собой элементы, при приложении нагрузки к которым происходит сокращение или увеличение их длины за счет включенного в их конструкцию упругого элемента. Эти изменения длины стержня сопровождаются включением или выключением лампочек соответствующими микровыключателями. The truss rods are elements, when a load is applied to them, their length is reduced or increased due to the elastic element included in their design. These changes in the length of the rod are accompanied by switching on or off the bulbs with the corresponding microswitches.

Недостатками известного учебного прибора являются сложность конструкции стержней, составляющих ферму, возможность демонстрации лишь знака действующего усилия (растяжение, сжатие), при этом усилия одного знака и разной величины во время демонстрации неразличимы. The disadvantages of the known training device are the complexity of the design of the rods that make up the farm, the ability to demonstrate only the sign of the current effort (tension, compression), while the efforts of the same sign and of different sizes during the demonstration are indistinguishable.

Кроме того, указанный учебный прибор требует обеспечения электропитанием. In addition, the specified training device requires power supply.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей, упрощение конструкции. The aim of the invention is to expand the demonstration capabilities, simplifying the design.

Это достигается тем, что прибор по сопротивлению материалов и строительной механике представляет собой силовую раму с установленной на ней фермой. Силовая рама имеет гнезда для перестановки нагружающих устройств и фиксации шарнирных узлов. Каждый стержень фермы состоит из двух жестких стержней, соединенных между собой упругим элементом, находящимся в обойме и жестко соединенным с одним из стержней, к которому также шарнирно крепится стрелка и жестко прикреплена шкала, а к другому стержню крепится тяга, которая другим концом шарнирно прикреплена к стрелке. This is achieved by the fact that the device for the resistance of materials and structural mechanics is a power frame with a truss installed on it. The power frame has slots for moving load devices and fixing the hinge assemblies. Each truss rod consists of two rigid rods interconnected by an elastic element located in a cage and rigidly connected to one of the rods, to which the arrow is also pivotally attached and the scale is rigidly attached, and a rod is attached to the other rod, which is pivotally attached to the other end arrow.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый прибор содержит новое устройство механизма демонстрации действующего усилия в стержне формы. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device contains a new device for the mechanism of demonstration of the effective force in the mold core. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "Novelty."

Благодаря внесению указанных изменений достигаются новые возможности применения прибора, позволяющего демонстрировать как знаки возникающих усилий в стержне, так и их относительную величину. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "существенные отличия". Thanks to the introduction of these changes, new possibilities are achieved for the use of the device, which allows demonstrating both the signs of the emerging forces in the rod and their relative value. This allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показан учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике; на фиг. 2 - устройство стержня формы учебного прибора. In FIG. 1 shows a training device for material resistance and structural mechanics; in FIG. 2 - the device of the rod form of the training device.

Учебный прибор содержит силовую раму 1, установленную на ней нагружаемую ферму, состоящую из соединенных шарнирными узлами 2 стержней 3. Каждый стержень 3 фермы состоит из двух жестких стержней 4 и 5, соединенных между собой упругим элементом 6, находящимся в обойме 7 и жестко соединенным с одним их стержней 4, к которому также шарнирно крепится стрелка 8 и жестко прикреплена шкала 9, а к другому стержню 5 крепится тяга 10, шарнирно соединенная со стрелкой 8. На силовой раме 1 установлены приспособления для загружения фермы, представляющие собой узел, состоящий из прикрепленной к раме муфты с внутренней резьбой 11 и болта 12. Кроме того, силовая рама 1 имеет гнезда 13 для фиксации опорных узлов фермы. The training device contains a power frame 1, a loaded truss installed on it, consisting of 2 rods 3 connected by hinged nodes. Each truss rod 3 consists of two rigid rods 4 and 5, interconnected by an elastic element 6, located in the cage 7 and rigidly connected to one of the rods 4, to which arrow 8 is also pivotally attached, and a scale 9 is rigidly attached, and a rod 10 is attached to the other rod 5, pivotally connected to arrow 8. On the power frame 1, devices for loading the truss, which are a link Consisting of coupling attached to the frame internal thread 11 and a bolt 12. In addition, power frame 1 has a seat 13 for fixing the supporting truss nodes.

Учебный прибор по сопротивлению материалов и строительной механике работает следующим образом. The training device for the resistance of materials and structural mechanics works as follows.

Собирают шарнирно-стержневую конструкцию - ферму заданной формы с закреплением опор в гнездах 13 и нагружают ее путем ввинчивания болта 12, при этом все стержни 3 фермы работают либо на растяжение, либо на сжатие. При действии на стержень растягивающих сил упругий элемент 6 между жесткими стержнями 4 и 5 удлиняется, расстояние между точками крепления стрелки к стержню 4 и тяги к стержню 5 увеличивается, что приводит к отклонению стрелки 8 по шкале 9 от ее начального положения. При снятии нагрузки упругий элемент 6 приобретает первоначальные размеры, что приводит возвращение стрелки 8 в исходное состояние. При действии на стержень 3 сил сжатия упругий элемент 6 между жесткими стержнями 4 и 5 сокращается, что приводит к отклонению стрелки 8 по шкале от исходного положения в направлении, обратном тому, которое наблюдалось при растяжении. The hinge-rod structure is assembled - a truss of a given shape with fastening of the supports in the sockets 13 and load it by screwing the bolt 12, while all the truss rods 3 work either in tension or in compression. When tensile forces act on the rod, the elastic element 6 between the rigid rods 4 and 5 lengthens, the distance between the points of attachment of the arrow to the rod 4 and the thrust to the rod 5 increases, which leads to the deviation of the arrow 8 on the scale 9 from its initial position. When removing the load, the elastic element 6 acquires its original dimensions, which leads to the return of the arrow 8 to its original state. When the compression forces are applied to the rod 3, the elastic element 6 between the rigid rods 4 and 5 is reduced, which leads to a deviation of the arrow 8 from the initial position in the direction opposite to that observed during tension.

Конструкция учебного прибора по сопротивлению материалов и строительной механике позволяет визуально наблюдать как знаки возникающих усилий в стержне, так и их относительную величину. Кроме того, простота конструкции заявляемого прибора обеспечивает удобство его эксплуатации и низкие затраты на его изготовление. Таким образом, использование заявляемого учебного прибора существенно повышает демонстрационные возможности. (56) Авторское свидетельство СССР N 1305760, кл. G 09 B 23/06, 1987. The design of the training device for the resistance of materials and structural mechanics allows you to visually observe both the signs of the arising forces in the rod, and their relative value. In addition, the simplicity of the design of the claimed device provides ease of use and low costs for its manufacture. Thus, the use of the inventive training device significantly increases the demonstration capabilities. (56) Copyright certificate of the USSR N 1305760, cl. G 09 B 23/06, 1987.

Claims

A TRAINING INSTRUMENT FOR RESISTING MATERIALS AND BUILDING MECHANICS, containing a power frame and a truss, consisting of a set of rods connected by hinge assemblies, each of which includes an elastic element, and the power frame has a separate load-bearing rods truss consists of two rigid parts, and the elastic element is located between them and installed in a holder, rigidly connected to one of the parts of the rod, which is connected by a swivel arrow and to which the scales are rigidly attached a, and the other part of the rod is equipped with a rod pivotally connected to the arrow.