RU2052218C1 - Structural mechanics educational aid - Google Patents

Structural mechanics educational aid Download PDF

Info

Publication number
RU2052218C1
RU2052218C1 SU4892643A RU2052218C1 RU 2052218 C1 RU2052218 C1 RU 2052218C1 SU 4892643 A SU4892643 A SU 4892643A RU 2052218 C1 RU2052218 C1 RU 2052218C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pusher
clamping device
worm
electric motor
loss
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.А. Павлов
М.Н. Ларин
Ю.А. Дмитриев
В.А. Козловский
Original Assignee
Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола filed Critical Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Priority to SU4892643 priority Critical patent/RU2052218C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2052218C1 publication Critical patent/RU2052218C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: visual and educational aids. SUBSTANCE: taper or cylindrical envelope or envelope made in form of truncated cone is placed between gripping devices and electric motor is switches on. Rotation of electric motor shaft is transmitted via gear to worm, thus converting rotation of shaft into translational motion of worm which is transmitted to upper gripping device through dynamometer, force sensor and pusher. Thus loss of stability is simulated. Amount of critical force and process of its reduction after loss of stability are observed visually on dynamometer and are registered on equipment through force sensor; rate of loading is changed through changing the rotational speed of electric motor shaft. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, в частности по строительной механике, и может быть использовано с учетом в процессе ВУЗов. The invention relates to educational visual aids, in particular in structural mechanics, and can be used taking into account in the process of universities.

Известен учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, установленные на стойке нагружающее устройство, выполненное в виде рычага с грузом, шарнирно связанного с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устройство с установленным между зажимными устройствами деформируемым объектом (Рубашкин А.Г. Лабораторные работы по сопротивлению материалов, М. Высшая школа", 1966, с.137). Known educational device in structural mechanics, comprising a lower clamping device and a rack fixed to the base, a load device mounted on a rack, made in the form of a lever with a load pivotally connected to a pusher installed in the guide cup, an upper clamping device connected to the pusher installed between the clamps devices with a deformable object (A. Rubashkin. Laboratory work on the resistance of materials, M. Higher School ", 1966, p.137).

Однако известный прибор не позволяет демонстрировать потерю устойчивости тонкостенных гладких и подкрепленных цилиндрически оболочек различных длин и диаметров, нагруженных осевой сжимающей силой и избыточным внешним давлением. However, the known device does not allow to demonstrate the loss of stability of thin-walled smooth and cylindrically supported shells of various lengths and diameters, loaded with axial compressive force and excessive external pressure.

Известен также учебный прибор по строительной механике, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, выполненную в виде винта, установленное на стойке нагружающее устройство в виде рычага с грузом, шарнирно связанного с толкателем, установленным в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устройство, установленные между зажимными устройствами деформируемый объект цилиндрическую оболочку, винтовой ограничитель, установленный на нижнем зажимном устройстве, причем зажимные устройства выполнены в виде дисков, при этом диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, нагружающее устройство связано с винтом стойки посредством ходовой и стопорной гаек, а груз установлен на рычаге с возможностью осевого перемещения. A training device in structural mechanics is also known, containing a lower clamping device and a rack made on the base, made in the form of a screw, a loading device mounted on a rack in the form of a lever with a load pivotally connected to a pusher installed in the guide cup, and an upper clamping device connected to the pusher between the clamping devices, a deformable object, a cylindrical shell, a screw stop installed on the lower clamping device, and the clamping devices in made in the form of disks, while the disk of the lower clamping device has a channel for connection to a vacuum pump, the loading device is connected to the rack screw by means of the spindle and lock nuts, and the load is mounted on the lever with the possibility of axial movement.

Однако данный прибор не позволят демонстрировать потерю устойчивости тонкостенных гладких и подкрепленных конических оболочек и оболочек в виде усеченного конуса, регулировать скорость нагружения, наблюдать и регистрировать процесс спада критической силы после потери устойчивости оболочки. However, this device will not allow to demonstrate the loss of stability of thin-walled smooth and reinforced conical shells and shells in the form of a truncated cone, to regulate the loading rate, to observe and record the process of decay of critical force after loss of shell stability.

Цель изобретения расширение демонстрационных возможностей прибора путем показа потери устойчивости разновидностей конических оболочек, анализа процесса спада критической силы после потери устойчивости оболочек, а также регулирования скорости нагружения. The purpose of the invention is the expansion of the demonstration capabilities of the device by showing the loss of stability of the varieties of conical shells, the analysis of the process of decay of critical force after the loss of stability of the shells, and the regulation of the loading speed.

Для этого в учебный прибор, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойки, установленное на стойках нагружающее устройство, толкатель, установленные в направляющем стакане, связанное с толкателем вернее зажимное устройство, установленный между зажимными устройствами деформируемый объект, винтовой ограничитель, установленный на нижнем зажимном устройстве, причем зажимные устройства выполнены в виде дисков с концентрическими кольцевыми выступами, а диск нижнего зажимного устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, введена дополнительно стойка, при этом обе стойки выполнены в виде цилиндрических направляющих, к которым посредством втулок скольжения прикреплено с возможностью фиксации в заданном положении с помощью винтов нагружающее устройство, состоящее из электрического двигателя, червячной пары динамометра, датчика силы, толкателя, причем на валу электрического двигателя закреплена шестерня червячной пары, входящая в зацепление с червяком, динамометр жестко соединен одним концом с червяком, а другим с датчиком силы, который шарнирно соединен с толкателем а на нижней плоскости верхнего зажимного устройства, размещенного между толкателем и деформируемым объектом, установленного с возможностью скольжения на стойках, выполнено соосно с толкателем центрирующее конусное углубление. To do this, in a training device containing a lower clamping device and racks fixed on the base, a loading device mounted on the racks, a pusher installed in the guide cup, a clamping device connected to the pusher, a deformable object installed between the clamping devices, a screw stopper installed on the lower clamping device device, and the clamping device is made in the form of disks with concentric annular protrusions, and the disk of the lower clamping device has a channel for connecting In addition to a vacuum pump, an additional strut has been introduced, with both struts being made in the form of cylindrical guides to which a loading device consisting of an electric motor, a worm pair of a dynamometer, a force sensor is fixed with the aid of screws to fix in a given position with screws the pusher, and on the shaft of the electric motor is fixed the gear of the worm pair, which engages with the worm, the dynamometer is rigidly connected at one end to the worm, and the other to the force sensor, which minutes pivotally coupled to the pusher and the lower plane of the upper clamping device disposed between the plunger and the deformable object mounted slidably on the posts, formed coaxially with the pusher conical centering recess.

Существенные отличия от прототипа и новизна заключаются в том, что введена дополнительно стойка, при этом обе стойки выполнены в виде цилиндрических направляющих, к которым посредством втулок скольжения прикреплено с возможностью фиксации в заданном положении с помощью винтов нагружающее устройство;
нагружающее устройство состоит из электрического двигателя, червячной пары, динамометра, датчика силы и толкателя, причем на валу электрического двигателя закреплена шестерня червячно у пары, входящая в зацепление с червяком, динамометр жестко соединен одним концом с червяком, а другим с датчиком силы, который шарнирно соединен с толкателем;
на нижней плоскости верхнего зажимного устройства, размещенного между толкателем и деформируемым объектом, установленного с возможностью скольжения на стойках, выполнено соосно с толкателем центрирующее конусное углубление.Significant differences from the prototype and the novelty are that an additional rack is introduced, while both racks are made in the form of cylindrical guides to which a loading device is attached with the possibility of fixation in the set position with the help of screws;
the loading device consists of an electric motor, a worm pair, a dynamometer, a force sensor and a pusher, and a worm gear is fixed on the shaft of the electric motor for the pair, which engages with the worm, the dynamometer is rigidly connected at one end to the worm and the other to the force sensor, which is pivotally connected to the pusher;
on the lower plane of the upper clamping device located between the pusher and the deformable object, mounted with the possibility of sliding on the uprights, a centering conical recess is made coaxially with the pusher.

На чертеже показана схема предлагаемого прибора,
Прибор имеет закрепленные на основании 1 нижнее зажимное устройство 2 и стойки 3, выполненные в виде цилиндрических направляющих. Верхнее зажимное устройство 4, установленное с возможностью скольжения на стойках 3. связано с нагружающим устройством, состоящим из электрического двигателя 5, червячной пары, динамометра 6, датчика силы 7 и толкателя 8, причем на валу электрического двигателя 5 закреплена шестерня 9 червячной пары, входящая в зацепление с червяком 10, динамометр 6 жестко соединен одним концом с червяком 10, а другим с датчиком силы 7, который шарнирно соединен с толкателем 8, установленным в направляющем стакане 11, который через тяги 12 соединен с втулками скольжения 13. Кроме того, к втулкам скольжения 13 прикреплен рычаг 14, на котором установлен электрический двигатель 5, с вала которого при помощи тахометра 15 контролируется количество оборотов. Втулки скольжения 13 фиксируются в заданном положении с помощью винтов 16. На нижнем зажимном устройстве 2 установлен винтовой ограничитель 17. Зажимные устройства 2 и 4 выполнены в виде дисков с концентрическими кольцевыми выступами 18, при этом диск нижнего зажимного устройства 2 имеет канал 19 для соединения трубопроводом с вакуум-насосом 20. Прибор, кроме того, имеет пульт управления 21 и вакуумметр 22. На нижней плоскости верхнего зажимного устройства 4 выполнено соосно с толкателем 8 центрирующее конусное углубление 23, в которое устанавливается вершина конуса деформируемого объекта конической оболочки 24.The drawing shows a diagram of the proposed device,
The device has fixed on the base 1 lower clamping device 2 and the rack 3, made in the form of cylindrical guides. The upper clamping device 4, mounted for sliding on the uprights 3. is connected with a loading device consisting of an electric motor 5, a worm pair, a dynamometer 6, a force sensor 7 and a pusher 8, and a gear 9 of the worm pair fixed to the shaft of the electric motor 5 in meshing with the worm 10, the dynamometer 6 is rigidly connected at one end to the worm 10 and the other to a force sensor 7, which is pivotally connected to the pusher 8 mounted in the guide cup 11, which is connected to the bushings through the rods 12 13. In addition, a lever 14 is attached to the slide bushings 13, on which an electric motor 5 is mounted, from the shaft of which the number of revolutions is controlled by a tachometer 15. Sliding bushes 13 are fixed in position with screws 16. A screw stopper 17 is installed on the lower clamping device 2. The clamping devices 2 and 4 are made in the form of discs with concentric annular protrusions 18, while the disk of the lower clamping device 2 has a channel 19 for connection by a pipeline with a vacuum pump 20. In addition, the device has a control panel 21 and a vacuum gauge 22. On the lower plane of the upper clamping device 4, a centering conical recess 23 is made coaxially with the pusher 8, into which it sets I tip of the cone conical shell deformable object 24.

Прибор работает следующим образом. Испытуемую оболочку устанавливают на концентрических выступах 18, а для конических оболочек задействуется и центрируется и центрирующее конусное углубление 23 зажимных устройств 2 и 4, соответствующих диаметру оболочки. Ограничитель 17 устанавливают таким образом, чтобы между его верхним торцом и конусом оболочки был зазор, обуславливающий максимально допустимые перемещения оболочки в момент потери устойчивости (с помощью винтов 16 устанавливают высоту нагружающего устройства в соответствии с длиной оболочки). The device operates as follows. The test shell is mounted on concentric protrusions 18, and for the conical shells the centering conical recess 23 of the clamping devices 2 and 4 corresponding to the diameter of the shell is also centered and centered. The limiter 17 is set so that between its upper end and the cone of the shell there is a gap that determines the maximum permissible movement of the shell at the time of loss of stability (using screws 16 set the height of the loading device in accordance with the length of the shell).

Демонстрация явления потери устойчивости и анализ процесса спада критической силы после потери устойчивости гладких и подкрепленных различных конических и цилиндрических оболочек выполняются следующим образом. Demonstration of the phenomenon of loss of stability and analysis of the process of decay of critical force after loss of stability of smooth and reinforced various conical and cylindrical shells are performed as follows.

Нагружение осевой сжимающей силой. В исходном положении коническую оболочку 24 располагают между зажимными устройствами 2 и 4, вершиной корпуса в центрирующее конусное углубление 23, перемещая втулки скольжения 3 до касания толкателя 8 верхнего зажимного устройства 4 и фиксируя это положение винтами 16. Включая электрический двигатель 5, шестерня 9 червячной пары и червяк 10 преобразуют вращение вала двигателя в поступательное движение червяка 10, которое через динамометр 6, датчик силы 7 и толкатель 8 передается на верхнее зажимное устройство 4. Добиваются явления потери устойчивости. При этом выбирается ограничительный зазор, зажимное устройство 4 садится на верхний торец ограничителя 17. Величина критической силы снимается как с динамометра 6 визуально, так и с датчика силы 7 на регистрирующий прибор (не показано), с них же анализируется процесс спада критической силы после потери устойчивости оболочки. Меняя скорость вращения электрического двигателя 5 и фиксируя это тахометром 15, наглядно демонстрируется влияние скорости нагружения на величину критической силы. Loading by axial compressive force. In the initial position, the conical shell 24 is placed between the clamping devices 2 and 4, the top of the body into the centering conical recess 23, moving the sliding sleeve 3 until the pusher 8 touches the upper clamping device 4 and fixing this position with the screws 16. Including the electric motor 5, the gear 9 of the worm pair and the worm 10 transform the rotation of the motor shaft into the translational movement of the worm 10, which is transmitted through the dynamometer 6, the force sensor 7 and the pusher 8 to the upper clamping device 4. The loss phenomenon is stable STI. In this case, the restrictive gap is selected, the clamping device 4 sits on the upper end of the limiter 17. The critical force value is removed both from the dynamometer 6 visually and from the force sensor 7 to a recording device (not shown), they also analyze the process of decay of the critical force after loss shell stability. By changing the rotation speed of the electric motor 5 and fixing it with a tachometer 15, the influence of the loading speed on the value of the critical force is clearly demonstrated.

Нагружение внешним избыточным давлением. В исходном положении нагружающее устройство отведено вверх и зафиксировано винтами 16. Ограничитель 17 отсутствует. С пульта управления 21 включает вакуумный насос 20 и происходит откачка воздуха из внутренней полости оболочки. Внешнее избыточное давление приводит к потере устойчивости оболочки. Избыточное давление определяется как разность между атмосферным давлением и давлением во внутренней полости оболочки. Loading by external overpressure. In the initial position, the loading device is retracted upward and fixed with screws 16. There is no limiter 17. From the control panel 21 includes a vacuum pump 20 and air is pumped out from the inner cavity of the shell. External overpressure leads to a loss of stability of the shell. Overpressure is defined as the difference between atmospheric pressure and the pressure in the internal cavity of the shell.

Нагружение осевой силой и внешним избыточным давлением. Исходное положение принимается как и при нагружении осевой сжимающей силой. Включают электрический двигатель 5 и, контролируя по динамометру 6, создается осевая сжимающая сила, меньшая критической. Далее включают насос 20 до момента наступления потери устойчивости оболочки. Степень разрежения во внутренней полости оболочки контролируется по вакуумметру 22. Меняя скорость вращения электрического двигателя, анализируют влияние скорости нагружения, а также изменение внешнего и избыточного давления на критическую силу и на процесс спада критической силы после потери устойчивости. Loading by axial force and external overpressure. The initial position is taken as when loading axial compressive force. The electric motor 5 is turned on and, controlling by dynamometer 6, an axial compressive force is created that is less than critical. Next, turn on the pump 20 until the loss of stability of the shell. The degree of rarefaction in the inner cavity of the shell is controlled by a vacuum gauge 22. Changing the rotation speed of the electric motor, analyze the effect of the loading speed, as well as the change in external and excess pressure on the critical force and on the process of decay of the critical force after loss of stability.

Предлагаемая учебная установка существенно расширяет дидактические возможности при изучении явления потери устойчивости гладких и подкрепленных как цилиндрических, так и различных конических оболочек, обеспечивая наглядность картины потери устойчивости при различных характере и скорости нагружения, различных соотношениях диаметров, длин и типов подкрепляющих элементов оболочек, а также позволяет наблюдать и анализировать процесс спада критической силы после потери устойчивости оболочки. The proposed training facility significantly broadens the didactic possibilities in studying the phenomenon of stability loss of smooth and reinforced both cylindrical and various conical shells, providing a clear picture of the stability loss with different nature and speed of loading, different ratios of diameters, lengths and types of reinforcing shell elements, and also allows observe and analyze the process of decline in critical strength after loss of stability of the shell.

Claims (1)

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ, содержащий закрепленные на основании нижнее зажимное устройство и стойку, установленные на стойке нагружающее устройство, толкатель, установленный в направляющем стакане, связанное с толкателем верхнее зажимное устройство, установленный между зажимными устройствами деформируемый объект, винтовой ограничитель, установленный на нижнем зажимном устройстве, причем зажимные устройства выполнены в виде дисков с концентрическими кольцевыми выступами, а диск нижнего устройства имеет канал для соединения с вакуум-насосом, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем показа потери устойчивости разновидностей конических оболочек и анализа процесса спада критической смолы после потери устойчивости оболочки, а также регулирования скорости нагружения, в него введена дополнительно стойка, при этом обе стойки выполнены в виде цилиндрических направляющих, к которым посредством втулок скольжения прикреплено с возможностью фиксации в заданном положении с помощью винтов нагружающее устройство, в которое дополнительно введены электрический двигатель, червячная пара, динамометр, датчик силы, причем на валу электрического двигателя закреплена шестерня червячной пары, входящая в зацепление с червяком, динамометр жестко соединен одним концом с червяком, а другим - с датчиком силы, который шарнирно соединен с толкателем, а на нижней полости верхнего зажимного устройства, размещенного между толкателем и деформируемым объектом, установленного с возможностью скольжения на стойках, выполнено соосно с толкателем центрирующее конусное гнездо. A TRAINING INSTRUMENT IN CONSTRUCTION MECHANICS, comprising a lower clamping device and a rack fixed on a base, a loading device mounted on a rack, a pusher installed in the guide cup, an upper clamping device connected to the pusher, a deformable object installed between the clamping devices, a screw stopper mounted on the lower clamping device device, and the clamping device is made in the form of disks with concentric annular protrusions, and the disk of the lower device has a channel for connecting a vacuum pump, characterized in that, in order to expand the demonstration capabilities by showing the loss of stability of conical shell varieties and analyzing the decay process of the critical resin after loss of shell stability, as well as adjusting the loading speed, an additional stand is introduced into it, both stands made in the form of cylindrical guides, to which, by means of sliding bushings, a loading device is attached with the possibility of fixing in a predetermined position by means of screws, into which additionally introduced an electric motor, a worm pair, a dynamometer, a force sensor, and on the shaft of the electric motor a gear of the worm pair is fixed, which engages with the worm, the dynamometer is rigidly connected at one end to the worm, and the other to the force sensor, which is pivotally connected to the pusher, and on the lower cavity of the upper clamping device located between the pusher and the deformable object, mounted with the possibility of sliding on the uprights, a centering conical socket is made coaxially with the pusher.
SU4892643 1990-12-19 1990-12-19 Structural mechanics educational aid RU2052218C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4892643 RU2052218C1 (en) 1990-12-19 1990-12-19 Structural mechanics educational aid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4892643 RU2052218C1 (en) 1990-12-19 1990-12-19 Structural mechanics educational aid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2052218C1 true RU2052218C1 (en) 1996-01-10

Family

ID=21551020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4892643 RU2052218C1 (en) 1990-12-19 1990-12-19 Structural mechanics educational aid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2052218C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103473971A (en) * 2013-07-24 2013-12-25 陈尚松 Structural-stability demonstration instrument
CN104900115A (en) * 2015-05-12 2015-09-09 浙江大学宁波理工学院 Portable comprehensive mechanical demonstrator
CN108806420A (en) * 2018-06-30 2018-11-13 徐百林 Multi-functional dynamics experimental device
CN114429725A (en) * 2021-12-30 2022-05-03 河海大学 Universal node and assembled structure mechanical deformation demonstration teaching aid

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1124371/22, кл. G 09B 23/06, 1984. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103473971A (en) * 2013-07-24 2013-12-25 陈尚松 Structural-stability demonstration instrument
CN104900115A (en) * 2015-05-12 2015-09-09 浙江大学宁波理工学院 Portable comprehensive mechanical demonstrator
CN104900115B (en) * 2015-05-12 2017-07-07 浙江大学宁波理工学院 Portable comprehensive mechanics demonstrator
CN108806420A (en) * 2018-06-30 2018-11-13 徐百林 Multi-functional dynamics experimental device
CN114429725A (en) * 2021-12-30 2022-05-03 河海大学 Universal node and assembled structure mechanical deformation demonstration teaching aid
CN114429725B (en) * 2021-12-30 2023-05-02 河海大学 Universal node and assembled structure mechanical deformation demonstration teaching aid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5269190A (en) Apparatus for the performance of rheological measurements on materials
RU2052218C1 (en) Structural mechanics educational aid
CN209138686U (en) A kind of adjustable height physics teaching experimental bench
CN209460017U (en) A kind of tester for elongation
CN215767777U (en) Multi-functional sampling device for menstrual blood stem cells
CN213633742U (en) Servo motor maintenance test platform
CN107146503B (en) A kind of multi-functional physical demonstration apparatus and method
CN111551436B (en) Polymer fiber material tensile test device
RU59870U1 (en) EDUCATIONAL INSTRUMENT ON BUILDING MECHANICS
SU1124371A1 (en) Teaching-aid apparatus on structural mechanics
CN105716765B (en) A kind of device for measuring force and force measuring method that can continuously change force size
CN206573375U (en) A kind of high-precision electronic universal material test machine
CN211697312U (en) Drop hammer impact testing machine
JPH0214655B2 (en)
RU61452U1 (en) DEVICE FOR DEMONSTRATION OF THE LOSS OF STABILITY OF THIN-WALL MOUNTED SHELLS
GB749524A (en) Improvements in or relating to apparatus for measuring the components of the cuttingeffort in turning and planing
CN220472785U (en) Electronic scale convenient to leveling
CN114509362B (en) Hardness detection equipment is used in steel construction production based on it is spacing
CN219455686U (en) Pipe clamp strength tester
CN220626052U (en) Pin test equipment of capacitor
CN219961026U (en) Weighing display controller for truck scale
CN218271758U (en) Compressive capacity detection device
CN109243261A (en) A kind of student's high school physics experiment with falling objects equipment
SU1569867A1 (en) Training aid on structural mechanics
CN219121704U (en) Gear fixing structure of gear detector