專利名稱：應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種教學(xué)和工程計(jì)算方面使用的應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)。
以前在材料力學(xué)的教學(xué)中，每講到應(yīng)力圓及應(yīng)變圓時(shí)，都沒有適當(dāng)?shù)慕叹摺Ｒ话愕膱A規(guī)只能在黑板上定性地畫應(yīng)力圓，效果很不好，而且根本無法畫應(yīng)變圓；另外，在應(yīng)變花電測(cè)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出構(gòu)件表面上一點(diǎn)三個(gè)方向的線應(yīng)變后，要經(jīng)過繁鎖地計(jì)算才能求得該點(diǎn)的主應(yīng)變的大小和方向，既不方便，又容易出錯(cuò)。在工程技術(shù)方面，從前在畫平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓，應(yīng)變圓，平面圖形的慣性矩圓，從而求得主應(yīng)力大小，方向，最大剪應(yīng)力大小及方向，任意斜截面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；主應(yīng)變大小及方向，任何斜截面上的線應(yīng)變及剪應(yīng)變，慣性主矩及形心慣性主軸的位置等均沒有專用的工具，無法迅速，準(zhǔn)確地畫出，給工程方面帶來許多不變。
本實(shí)用新型的目的是通過應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)的發(fā)明，解決在材料力學(xué)教學(xué)中沒有簡便而又準(zhǔn)確畫應(yīng)變應(yīng)力專用工具及在工程技術(shù)方面沒有迅速而又精確地畫平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓、應(yīng)變圓、平面圖形的慣 性矩圓等計(jì)算工具的問題。
本實(shí)用新型由坐標(biāo)板和尺組成。


圖1是本實(shí)用新型的示意圖，也是說明書摘要用圖。圖2是本
圖1的A－A剖視圖。圖3、4是使用說明實(shí)例用圖。
圖1中［1］是坐標(biāo)板，［2］是主尺，［3］是付尺，［9］是量角器。
圖2中［1］是坐標(biāo)板，［2］是主尺，［3］是付尺，［4］螺桿，［5］螺母［6］是套，［7］是鎖緊套，［8］是鎖緊螺母，［9］是量角器。
如圖示，主尺［2］，付尺［3］，鎖緊螺母［8］通過套［6］聯(lián)接套裝在一起，套［6］又通過螺桿與量角器［9］和坐標(biāo)板［1］疊裝在一起，并通過螺母［5］滑動(dòng)固定在坐標(biāo)板［1］的橫槽［10］中。主尺［2］用透明材料制成，中間有一長450mm－550mm寬7mm－9mm的用以固定并可沿螺桿［4］滑動(dòng)的長形通槽，主尺［2］的一端刻有刻度，另一端沒有標(biāo)記。付尺［3］也用透明材料制成，尺上刻有刻度，尺的尾端通過螺桿［4］與主尺成90°垂直聯(lián)接。主尺［2］可代替直尺及圓規(guī)用于畫應(yīng)力圓等；付尺［3］可與主尺配合畫應(yīng)變圓。
本實(shí)用新型1可做材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師及實(shí)驗(yàn)員的計(jì)算工具，也可做有關(guān)科研單位結(jié)構(gòu)、電測(cè)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算工具。當(dāng)用應(yīng)變花電測(cè)構(gòu)件表面一點(diǎn)三個(gè)方向上的線應(yīng)變后，可通過本實(shí)用新型迅速、精確地畫出其應(yīng)變圓，從而得到主應(yīng)變的大小和方向，以克服常規(guī)(解析法)方法繁鎖且易出差錯(cuò)的缺點(diǎn)。
2、可以做材料力學(xué)課的教具。使用本實(shí)用新型，在課堂上除能迅速準(zhǔn)確地畫出應(yīng)變圓求得主應(yīng)力大小，方向，任何截面上的正應(yīng)變和剪 應(yīng)變外，更可很快地畫出應(yīng)力圓，從而求得主應(yīng)力大小，方向等有關(guān)數(shù)據(jù)。
3、本實(shí)用新型還可用來求得平面幾何圖形形心慣性主軸位置及其慣性主矩的大小。具有使用簡便，做圖迅速，求值準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
僅舉畫應(yīng)變圓為例當(dāng)用電測(cè)法測(cè)得構(gòu)件表面上一點(diǎn)三個(gè)方向線應(yīng)變(ε0、ε45°、ε90°)時(shí)，求該點(diǎn)主應(yīng)變的大小及方向，如無本實(shí)用新型便是很難畫出所求應(yīng)變圓的。一般只能用解析法求得，不但繁鎖，而且在求方向時(shí)極易出錯(cuò)。而用本實(shí)用新型，可迅速準(zhǔn)確地畫出應(yīng)變圓，并求得主應(yīng)變的方向和大小。具體步驟如下已知用直角應(yīng)變花測(cè)受力構(gòu)件表面上某點(diǎn)處的應(yīng)變值。
ε0＝－267×10－6，ε50＝－570×10－6，ε90＝－79×10－6，求該點(diǎn)主應(yīng)變的大小及方向。
作圖(如圖3示)1、畫出平行縱軸 (γ)/2 并橫坐標(biāo)值分別為ε0、ε45°、ε90°的三條縱向線L0，L45°，L90°，圓心坐標(biāo)，即C( (ε0°＋ε90°)/2 0)2、找半徑將螺桿［4］固定在圓心C點(diǎn)，主尺［2］及付尺［3］各與L45及L90°兩縱向線分別交于D45′和D90′兩點(diǎn)，且使CD45′＝CD90′，則CD45′或CD90′即為半徑。
3、以C為圓心，CD45′為半徑畫出所求之應(yīng)變圓。
4、量得ε1＝
＝412×10－6，a0＝55°ε3＝OD3＝－600×10－6，a0′＝35°見圖4。至此應(yīng)變圓及主應(yīng)變的方向及大小均 已求出。
5、應(yīng)注意的是千萬別弄錯(cuò)主應(yīng)變?chǔ)?和ε3的方向。因?yàn)樗髴?yīng)變圓在一般情況下與三條線L0，L45，L90各交兩點(diǎn)，首先應(yīng)判斷其中哪三點(diǎn)是合乎已知條件的，在此種情況下，我們找出了D0，D45，D90三點(diǎn)是合乎已知條件的，因?yàn)镃D45°到CD0是順時(shí)針轉(zhuǎn)的90°。CD45到CD90是逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°(而D45、D0、D90三點(diǎn)卻不滿足)。而得到正確的三個(gè)已知點(diǎn)，再量取α0就不會(huì)錯(cuò)了。
實(shí)施例坐標(biāo)板［1］用5mm厚有機(jī)玻璃制成，大小為500mm×700mm，中間通槽為8mm×500mm，板面上刻有8×13個(gè)方格；主尺［2］用透明的有機(jī)玻璃制成，大小為5mm×40mm×500；付尺［3］也用透明有機(jī)玻璃制成，大小為5mm×30mm×250mm；螺桿用低碳鋼制成，為M8尺寸；套［6］用銅材料制成，φ內(nèi)8.1mm φ外8.4mm高20mm；鎖緊套［7］用銅鋁制成，套體上部為M14的螺紋，螺紋高度2mm，套體內(nèi)徑8.5mm，套體低端臺(tái)階外圓為φ20mm臺(tái)階高2mm；鎖緊螺母［8］用鋼或銅制成，為M14螺紋；量角器用透明塑料制成，厚度為2mm。
權(quán)利要求1.一種教學(xué)和工程計(jì)算方面使用的應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)，由坐標(biāo)板和尺組成，其特征是主尺[2]、付尺[3]，鎖緊螺母[8]通過套[6]聯(lián)接套裝在一起，套[6]又通過螺桿4與量角器[9]和坐標(biāo)板[1]疊裝在一起，并通過螺母[5]滑動(dòng)固定在坐標(biāo)板[1]的橫槽[10]中。
2.如權(quán)利要1所述的應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)，由坐標(biāo)板和尺組成，其特征在于主尺［2］中間有一長450mm－550mm寬7mm－9mm的用以固定并可沿螺桿［4］滑動(dòng)的長形通槽，主尺［2］一端刻有刻度，另一端沒標(biāo)記。
3.如權(quán)利要求1、2所述的應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)，由坐標(biāo)板和尺組成，其特征在于付尺［3］上刻有刻度，尺的尾端通過螺桿［4］與主尺成90°垂直聯(lián)接。
專利摘要一種教學(xué)和工程計(jì)算方面使用的應(yīng)變應(yīng)力圓規(guī)。本實(shí)用新型由坐標(biāo)板和尺組成，可做材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師及實(shí)驗(yàn)員的計(jì)算工具，也可做有關(guān)科研單位結(jié)構(gòu)，電測(cè)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算工具，可以做材料力學(xué)課的教具，也可用來求得平面幾何圖形形心慣性主軸位置及其慣性主矩的大小。
文檔編號(hào)G09B23/06GK2060398SQ8920956
公開日1990年8月15日 申請(qǐng)日期1989年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月26日
發(fā)明者李長珍, 王翀 申請(qǐng)人:李長珍