RU53014U1

RU53014U1 - DEMONSTRATION MODEL "PRINCIPLE OF SAINT-VENAN AND TENSION CONCENTRATION"

Info

Publication number: RU53014U1
Application number: RU2005128465/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Константинович Сергеев; Юрий Сергеевич Песоцкий; Юрий Александрович Куликов; Игорь Аркадьевич Кудрявцев
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Полезная модель направлена на повышение степени наглядности проведения лабораторных работ по механическому испытанию материалов, обеспечивающей демонстрацию принципа Сен-Венана и концентрацию напряжений испытуемого материала. Указанный технический результат достигается тем, что испытуемый образец демонстрационной модели выполнен упругим в виде сменных наладок, на поверхности которых нанесены делительные сетки, а нагружающее устройство выполнено поворотным и содержит эксцентричный вал с маховиками на его концах.The utility model is aimed at increasing the degree of visibility of laboratory work on the mechanical testing of materials, providing a demonstration of the Saint-Venant principle and stress concentration of the test material. The specified technical result is achieved by the fact that the test sample of the demonstration model is made elastic in the form of interchangeable adjustments, on the surface of which dividing grids are applied, and the loading device is made rotary and contains an eccentric shaft with flywheels at its ends.

Description

Полезная модель относится к средствам для испытания материалов и может быть использована для проведения практических и лабораторных занятий по курсам «Прикладная механика» и «Сопротивление материалов» в учебных заведениях среднего профессионального образования, а также в педагогических вузах и вузах не машиностроительного профиля.The utility model relates to tools for testing materials and can be used to conduct practical and laboratory classes in the courses "Applied Mechanics" and "Resistance of Materials" in educational institutions of secondary vocational education, as well as in pedagogical universities and universities of non-engineering profile.

Известна машина испытательная для механических испытаний материалов на растяжение (RU, 2243535, кл. G 01 N 3/08, 2004 г.), включающая основание рамы, стойки, испытуемый образец и, нагружающее устройство в виде силового привода нагружения (электрогидравлического или электромеханического), электротензометрического датчика силы, пассивного и активного захватов, датчика деформации, датчика перемещения активного захвата, блока измерения деформации, блока управления нагруженном и перемещением активного захвата и ЭВМ с программным обеспечением автоматического расчета механических характеристик материала испытуемого образца по результатам измерения параметров испытания.A known testing machine for mechanical tensile testing of materials (RU, 2243535, class G 01 N 3/08, 2004), including the base of the frame, uprights, test piece and loading device in the form of a power drive of loading (electro-hydraulic or electromechanical) , an electrotensometric force sensor, passive and active grips, a strain gauge, an active gripper displacement sensor, a strain gauge unit, a loaded and active gripper displacement control unit and a computer with automatic software eskogo calculating the mechanical characteristics of the material of the test specimen as measured test parameters.

Однако известная установка является недостаточно наглядной, и мало применимой для проведения лабораторных и практических занятий.However, the known installation is not sufficiently visual, and little applicable for laboratory and practical exercises.

Задачей создания полезной модели является упрощение конструкции и повышение степени наглядности проведения лабораторных работ по механическому испытанию материалов, обеспечивающей демонстрацию принципа Сен-Ванана и концентрацию напряжений испытуемого материала.The task of creating a utility model is to simplify the design and increase the degree of visibility of laboratory work on the mechanical testing of materials, providing a demonstration of the Saint-Vanant principle and stress concentration of the test material.

Поставленная задача достигается тем, что в демонстрационной модели, включающей основание рамы, стойки, нагружающее устройство и испытуемый образец, согласно полезной модели испытуемый образец выполнен упругим в виде сменных наладок, на поверхности которых нанесены делительные The task is achieved by the fact that in the demonstration model, including the base of the frame, uprights, loading device and the test sample, according to the utility model, the test sample is made elastic in the form of interchangeable adjustments, on the surface of which dividing

сетки, а нагружающее устройство выполнено поворотным и содержит эксцентричный вал с маховиками на его концах демонстрационной модели, включающей основание рамы, стойки, нагружающее устройство и испытуемый образец, согласно полезной модели испытуемый образец выполнен упругим в виде сменных наладок, на поверхности которых нанесены делительные сетки, а нагружающее устройство выполнено поворотным и содержит эксцентричный вал с маховиками на его концах. При этом сменная наладка выполнена в виде трех резиновых полос, закрепленных одним концом с помощью прижимных пластин на основании рамы, а другим - на эксцентричном валу, причем концевые части одной из полос наладки выполнены сужающимися, а у другой полосы - ###U7908 образной формы. Сменная наладка может быть также выполнена и в виде резиновой полосы с отверстиями, расположенными на ее продольной оси и вырезами, расположенными на поперечной оси по ее боковым сторонам, при этом наладка также закреплена одним концом на основании рамы с помощью прижимной пластины, а другим концом - на эксцентричном валу. Для установки демонстрационной модели строго в горизонтальном положении рама снабжена регулировочными винтами.mesh, and the loading device is made rotary and contains an eccentric shaft with flywheels at its ends of the demonstration model, including the base of the frame, strut, loading device and test sample, according to the utility model, the test sample is made elastic in the form of interchangeable adjustments, on the surface of which dividing grids are applied, and the loading device is rotatable and contains an eccentric shaft with flywheels at its ends. At the same time, interchangeable adjustment is made in the form of three rubber strips fixed at one end with pressure plates on the base of the frame and the other on an eccentric shaft, with the end parts of one of the adjustment strips tapering and the other strip having ### U7908 shaped . Replaceable adjustment can also be made in the form of a rubber strip with holes located on its longitudinal axis and cutouts located on the transverse axis along its lateral sides, while adjustment is also fixed at one end on the frame base using a pressure plate, and at the other end on an eccentric shaft. To install the demonstration model strictly horizontally, the frame is equipped with adjusting screws.

За счет наладок в виде резиновых полос с нанесенными на них делительными сетками осуществляется наглядное пояснение принципа Сен-Венана и эффект концентрации напряжений и показывает особенности упругого деформирования стержня в зависимости от способа приложения внешних сил, а также вблизи отверстий и вырезов.Due to adjustments in the form of rubber bands with dividing nets applied to them, a clear explanation of the Saint-Venant principle and the effect of stress concentration are provided and shows the features of elastic deformation of the rod depending on the method of application of external forces, as well as near holes and cutouts.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана наладка, включающая три резиновые полосы с разными концевыми частями, поясняющая принцип Сен-Венана; на фиг.2 резиновая полоса с отверстиями и вырезами, демонстрирующая эффект концентрации напряжений.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a setup comprising three rubber bands with different end parts, explaining the principle of Saint-Venant; figure 2 rubber band with holes and cutouts, showing the effect of stress concentration.

Демонстрационная модель включает основание 1 рамы, на котором закреплены стойки 2. На верхних концах стоек 2 закреплены кронштейны 3 на которых смонтировано нагружающее поворотное устройство, включающее эксцентричный вал 4, выполненный составным на концах которых расположены The demonstration model includes the base 1 of the frame, on which the racks 2 are fixed. At the upper ends of the racks 2, brackets 3 are mounted on which a loading rotary device is mounted, including an eccentric shaft 4, made integral at the ends of which

маховики 5. Испытуемый образец выполнен упругим в виде сменных наладок на поверхности которых нанесены делительные сетки 6, в виде горизонтальных линий. Сменная наладка (фиг.1 для демонстрации эффекта Сен-Венана) выполнена в виде трех резиновых полос 7, 8 и 9, закрепленных нижним концом с помощью прижимной пластины 10 на основании 1 рамы. Сверху сменная наладка прикреплена к эксцентричном валу 4. Концевые части полосы 7 равны ширине полосы, концевые части полосы 8 - сужаются в месте их крепления к основанию 1 и к валу 4, а у полосы 9 концевые ее части выполнены - ###U7908 образной формы. Для демонстрации эффекта концентрации напряжений сменная наладка 11 (фиг.2) также выполнена и в виде резиновой полосы, но по ее продольной оси образованы отверстие 12 с большим диаметром и отверстие 13 с меньшим диаметром. На поперечной оси наладки 11 на боковых сторонах выполнены вырезы 14. Для установки демонстрационной модели строго в горизонтальном положении рама снабжена регулировочными винтами 15.flywheels 5. The test sample is made elastic in the form of interchangeable adjustments on the surface of which dividing grids 6 are applied, in the form of horizontal lines. Removable adjustment (Fig. 1 to demonstrate the Saint-Venant effect) is made in the form of three rubber bands 7, 8 and 9, fixed with the lower end using the pressure plate 10 on the base of 1 frame. The interchangeable adjustment is attached on top to the eccentric shaft 4. The end parts of the strip 7 are equal to the width of the strip, the end parts of the strip 8 are tapering in the place of their fastening to the base 1 and to the shaft 4, and the end parts of the strip 9 are made - shaped ### U7908 . To demonstrate the effect of stress concentration, interchangeable adjustment 11 (Fig. 2) is also made in the form of a rubber strip, but a hole 12 with a large diameter and a hole 13 with a smaller diameter are formed along its longitudinal axis. Cutouts 14 are made on the transverse axis of the adjustment 11 on the sides. To install the demonstration model strictly in a horizontal position, the frame is equipped with adjusting screws 15.

Демонстрационная модель работает следующим образом.The demo model works as follows.

Прямой брус, подверженный действию уравновешенных сил, пересекающих его ось под прямым углом, испытывает явление изгиба, состоящее в том, что первоначально прямая ось бруса искривляется, причем волокна выпуклой стороны бруса удлиняются, а у вогнутой - укорачиваются. Определение деформаций и напряжений, а также перемещение точек оси бруса, определяющих ее форму и составляет задачи теории изгиба. В демонстрационной модели роль бруса выполняют сменные наладки, имеющие на своей поверхности делительные сетки 6. При этом, учитывая, что сменные наладки выполнены из резины, изгиб которых хорошо виден, демонстрационная модель становится достаточно наглядной, а линии, в виде сетки 6 расположенных на полосах усиливают эффект демонстрации.A straight beam, subject to balanced forces crossing its axis at a right angle, experiences a bending phenomenon, which consists in the fact that initially the straight axis of the beam is bent, and the fibers of the convex side of the beam are elongated, and in the concave side they are shortened. The determination of deformations and stresses, as well as the displacement of the points of the axis of the beam, determining its shape, is the task of the theory of bending. In the demonstration model, the role of the beam is performed by interchangeable adjustments having dividing nets 6 on their surface. Moreover, taking into account that the interchangeable adjustments are made of rubber, the bending of which is clearly visible, the demonstration model becomes quite visual, and the lines in the form of a grid 6 are located on the strips enhance the effect of the demonstration.

Растяжение полос 7, 8, 9 и 11 осуществляется вручную путем вращения маховиков 5. Вал 4 вращается с эксцентриситетом относительно своей оси. За счет эксцентриситета при сбросе нагрузки автоматически обеспечивается The stretching of the bands 7, 8, 9 and 11 is carried out manually by rotating the handwheels 5. The shaft 4 rotates with an eccentricity about its axis. Due to the eccentricity during load shedding, it is automatically ensured

останов и фиксация (удержание) растянутых полос 7, 8, 9 и 11 в заданном положении.stopping and fixing (holding) the stretched strips 7, 8, 9 and 11 in a predetermined position.

Демонстрационная модель эксплуатируется в помещении при температуре от +10°С до +35°С, относительной влажности воздуха до 80% при 25°С. Перед работой необходимо поставить необходимую наладку, установить прижимные пластины 10 и закрутить крепежные винты. Резиновые полосы 7, 8 и 9 должны быть тщательно закреплены. Необходимо проверить затяжку крепежных винтов и прижимных пластин 10 и, используя регулировочные элементы 15, устанавливают модель в горизонтальное положение. Растяжение резиновых полос 7, 8, 9 и 11 осуществляют путем вращения маховиков 5 совместно с эксцентричным валом 4. При нагружении нужно поворачивать маховики 5 по ходу часовой стрелки. В процессе нагружения наблюдаются особенности деформирования делительных сеток 6 вблизи мест приложения внешних сил (фиг.1), а также вблизи отверстий и вырезов (наладка 2). При снятии нагрузки поворачивают маховики 5 против хода часовой стрелки. После выполнения демонстрационного опыта нужно сбросить нагрузку. Выполнение концевых частей резиновых полос 7, 8 и 9 разной формы обеспечивает повышенную наглядность проведения опытных работ, объясняющей эффект Сен-Венана.The demonstration model is operated indoors at a temperature of + 10 ° C to + 35 ° C, relative humidity up to 80% at 25 ° C. Before work, it is necessary to set up the necessary adjustment, install the pressure plates 10 and tighten the fixing screws. Rubber bands 7, 8 and 9 must be carefully secured. It is necessary to check the tightness of the fixing screws and pressure plates 10 and, using the adjusting elements 15, set the model in a horizontal position. The rubber bands 7, 8, 9 and 11 are stretched by rotating the handwheels 5 together with the eccentric shaft 4. When loading, turn the handwheels 5 clockwise. In the process of loading, there are features of deformation of dividing grids 6 near the places of application of external forces (Fig. 1), as well as near holes and cutouts (setup 2). When removing the load, turn the handwheels 5 counterclockwise. After completing the demonstration experience, you need to relieve the load. The execution of the end parts of the rubber bands 7, 8 and 9 of various shapes provides increased visibility of the experimental work, explaining the effect of Saint-Venant.

Демонстрационная модель выполнена в настольно-переносном варианте и в настоящее время проведено ее опытное испытание и готовится ее серийное производство.The demonstration model is made in the desktop-portable version, and now it has been tested and its serial production is being prepared.

Claims

1. The demonstration model, including the base of the frame, racks, loading device and the test sample, characterized in that the test sample is made elastic in the form of interchangeable adjustments, on the surface of which dividing grids are applied, and the loading device is made rotary and contains an eccentric shaft with flywheels.

2. The demonstration model according to claim 1, characterized in that the interchangeable adjustment is made in the form of three rubber bands fixed at one end with pressure plates on the base of the frame and the other on an eccentric shaft.

3. The demonstration model according to claim 2, characterized in that the end parts of one of the setup strips are made tapering, and the other strip is shaped.

4. The demonstration model according to claim 1, characterized in that the interchangeable adjustment is made in the form of a rubber strip with holes located on its longitudinal axis and cutouts located on the transverse axis along its lateral sides, while the adjustment is fixed at one end on the base of the frame with using the pressure plate and the other end on the eccentric shaft.

5. The demonstration model according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with adjusting screws.