учебный прибор для демонстрации деформаций тел

Формула изобретения

Учебный прибор для демонстрации деформаций тел, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, два поперечных деформатора, установленных на стойке, и крутильный деформатор, скрепленный с другим концом бруса, свободно пропущеным через отверстие в стойке, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стержень, скрепленный со стойкой обоими концами, разрезанный поперек и обтянутый эластичной пленкой, сдвигающий деформатор, установленный на стержне вблизи разреза, шарообразное тело, скрепленное со стойкой, и сминающий деформатор, установленный на стойке с возможностью контакта с шарообразным телом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области учебно-наглядных пособий, используемых в учебном процессе при изучении сопротивления материалов для демонстрации различных деформаций деталей искусственных сооружений, машин и других тел.

Известен прибор для демонстрации деформации бруса, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, а также поперечный деформатор, воздействующий на брус (Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Марьин В.А., Станкевич А.И. Сопротивление материалов. Лабораторный практикум. - М.: Дрофа, 2004. - С.218, рис.5.50). Этот прибор имеет существенный недостаток, заключающийся в возможности демонстрации всего лишь одного вида деформации - косого поперечного изгиба, что существенно снижает эффективность и наглядность.

Наиболее близким к заявляемому устройству является учебный прибор для демонстрации деформаций бруса, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, а также поперечные деформаторы, установленные на стойке, и крутильный деформатор, скрепленный с другим концом бруса (Вольмир А.С., Григорьев Ю.П., Марьин В.А., Станкевич А.И. Сопротивление материалов. Лабораторный практикум. - М.: Дрофа, 2004. - С.33, рис.1.8). Эффективность и наглядность действия этого прибора повышена благодаря возможности демонстрации деформации кручения в дополнение к деформации изгиба. Однако нельзя продемонстрировать деформации растяжения-сжатия, продольного изгиба, сдвига и смятия.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и наглядности прибора.

Технический результат достигается тем, учебный прибор для демонстрации деформаций тел, содержащий стойку, установленный на ней брус, скрепленный одним концом со стойкой, а также два поперечных деформатора, установленных на стойке, и крутильный деформатор, скрепленный с другим концом бруса, свободно пропущенным через отверстие в стойке, имеет особенность, состоящую в том, что он дополнительно содержит стержень, скрепленный со стойкой обоими концами, разрезанный поперек и обтянутый эластичной пленкой, сдвигающий деформатор, установленный на стержне вблизи разреза, шарообразное тело, скрепленное со стойкой, сминающий деформатор, установленный на стойке с возможностью контакта с шарообразным телом.

Новыми по сравнению с прототипом в предложенном устройстве являются:

- новые конструктивные элементы:

стержень,

шарообразное тело,

сдвигающий деформатор,

сминающий деформатор;

- новое выполнение конструктивного элемента:

стержень выполнен разрезанным поперек и обтянутым эластичной пленкой;

- новая связь между конструктивными элементами:

стержень скреплен обоими концами со стойкой,

сдвигающий деформатор установлен на стержне вблизи разреза,

сминающий деформатор установлен на стойке с возможностью контакта с шарообразным телом.

Таким образом, по мнению авторов, предложение является новым по сравнению с прототипом, так как оно не известно из уровня техники. Предложение, по мнению авторов, имеет изобретательский уровень, так как оно для специалистов явным образом не следует из уровня техники и не может быть разработано с использованием известных методов, методик, правил и приемов расчета, проектирования и конструирования машин и их механизмов.

Предложенное техническое решение иллюстрируется структурно-конструктивной схемой прибора.

Согласно предложению учебный прибор для демонстрации деформаций тел (см. чертеж) содержит стойку 1 и установленный на ней брус 2, который выполнен, в частности, из упругого материала и на поверхность которого нанесена координатная сетка в виде ярких продольных и поперечных полос. Одним концом (нижним) брус 2 скреплен со стойкой 1. На поперечинах 3 и 4, которые закреплены на вертикальных планках 5 стойки 1, установлены поперечные деформаторы 6 и 7 для изгиба бруса 2, выполненные, в частности, в виде ползунов, подвижных относительно поперечин 3 и 4. Крутильный деформатор 8, выполненный в виде поперечного штыря, неподвижно соединен с другим концом (верхним) бруса 2, который свободно пропущен через отверстие 9 в поперечине 10 стойки 1. Прибор снабжен стержнем 11, скрепленным одним концом со стойкой 1 и другим концом с выступом 12 на поперечине 4. Стержень 11 выполнен разрезанным поперек и обтянут эластичной пленкой 13. На стержень 11 и пленку 13 нанесены яркие продольные полоски. На стержне 11 вблизи разреза установлен сдвигающий деформатор 14, выполненный в виде штыря. Прибор снабжен шарообразным телом 15, неподвижно соединенным с выступом 16 стойки 1 на стороне, противоположной стержню 11. На поверхность шарообразного тела 15 нанесены яркие концентричные окружности. С шарообразным телом 15 контактирует сминающий деформатор 17, выполненный в виде планки, подвижно соединенной с выступом 18 стойки 1 с возможностью смещения относительно выступа 18, в частности, с возможностью поворота.

Предложенный учебный прибор для демонстрации деформаций тел работает следующим образом. Нажимая на верхний конец бруса 2 или воздействуя на него в противоположную сторону, демонстрируют деформации сжатия и растяжения бруса 2. Сильно нажимая на верхний конец бруса 2, демонстрируют деформацию продольного изгиба. Деформацию кручения бруса 2 осуществляют с помощью крутильного деформатора 8. Нажимая попеременно или одновременно на поперечные деформаторы 6 и 7, демонстрируют деформации плоского или косого изгиба бруса 2. По искажению координатной сетки, нанесенной на поверхность бруса 2, судят о характере деформации его поверхностных слоев. Нажимая на сдвигающий деформатор 14, демонстрируют деформацию сдвига стержня 11. Эластичная пленка 13 увеличивает эффект наглядности, позволяя смещать части стержня 11 на видимую величину. Воздействуя с помощью сминающего деформатора 17 на шарообразное тело 15, демонстрируют деформацию смятия шарообразного тела 15.

Таким образом, предложение расширяет функциональные возможности и наглядность прибора, позволяя демонстрировать все основные виды деформаций тел.

Предложенный учебный прибор при испытаниях показал свою работоспособность и возможность достижения технического результата. Таким образом, предложение, по мнению авторов, имеет промышленную применимость.