檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料力學(xué)及工程力學(xué)課程的教學(xué)及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖I(lǐng)域，具體涉及一種檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>【背景技術(shù)】
[0002]桿件基本變形時的應(yīng)力計(jì)算公式，都是在“平面假設(shè)”的前提下推導(dǎo)出來的。之所以稱作“平面假設(shè)”，是因?yàn)槿藗兛床坏綏U件內(nèi)部整個橫截面的變形情況。在此之前，科學(xué)家們通過有限元等數(shù)值計(jì)算方法驗(yàn)證了“平面假設(shè)”的成立，但這種驗(yàn)證方法不能向人們進(jìn)行直觀地展示，缺乏客觀說服力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種驗(yàn)證桿件基本變形時平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，用于向人們直觀而形象地說明“平面假設(shè)”的正確性，同時用于研究“平面假設(shè)”不成立時橫截面的變形情況。
[0004]該模型采用全透明的彈性材料制成桿狀主體，其特征在于在桿狀主體當(dāng)中，具有幾個相鄰且平行的演示橫截面，演示橫截面在桿狀主體內(nèi)部且與桿狀主體緊密連接，演示橫截面的形狀和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋M截面的形狀一致，但演示橫截面具有與桿狀主體不同的顏色。
[0005]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，桿狀主體的橫截面形狀，也就是演示橫截面的形狀為圓形。
[0006]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，桿狀主體的橫截面形狀，也就是演示橫截面的形狀為矩形。
[0007]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，桿狀主體的橫截面形狀，也就是演示橫截面的形狀為工字型。
[0008]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，演示橫截面的顏色必須使得人眼可將該顏色可以與桿狀主體的顏色明顯分辨開，并且從外部可以清楚看到演示橫截面。
[0009]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，演示橫截面彼此之間的距離不超過演示橫截面高度的1/4。
[0010]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，幾個演示橫截面彼此之間的距離可以相等。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，幾個演示橫截面彼此之間的距離可以不相等。
[0012]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，演示橫截面通過在桿狀主體澆注過程中采用有色絲線排列出幾個相鄰的演示橫截面而產(chǎn)生。
[0013]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，演示橫截面通過在分別澆注出的桿狀主體的前部、中部和后部之后，用彈性有色膠體膠接復(fù)原而產(chǎn)生。
[0014]本發(fā)明可以向人們直觀而形象地說明“平面假設(shè)”的正確性，同時用于研究“平面假設(shè)”不成立時橫截面的變形情況。
【附圖說明】
[0015]圖1示出平面假設(shè)成立時的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D，其中圖1(a)為矩形截面桿不彎曲時的情況，圖1(b)為矩形截面桿發(fā)生純彎曲時的變形情況。
[0016]圖2示出平面假設(shè)不成立時的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D，其中圖2 (a)為矩形截面桿未發(fā)生橫力彎曲時的情況，圖2(b)為矩形截面桿發(fā)生橫力彎曲時的變形情況。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎脧椥缘娜该鞑牧?，例如硅膠，經(jīng)過模具澆注及固化過程，制造出圓形、矩形、工字型等橫截面形狀的桿狀試樣。其特點(diǎn)在于:試樣主體采用全透明的彈性材料制作，并且制出的試樣中部須用彩色標(biāo)示出幾個相鄰且平行的演示橫截面，幾個演示橫截面之間的距離不超過演示橫截面高度的1/4。幾個相鄰且平行的演示橫截面可采取如下兩種方法實(shí)現(xiàn):①澆注前在模具中用有色絲線排列出幾個相鄰的演示橫截面；②在澆制出的試樣中部橫切出一個薄片，再用彈性的有色膠體膠接復(fù)原，形成視覺上比較明顯的幾個演示橫截面。
[0018]圖1示出平面假設(shè)成立時的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D，其中圖1(a)為矩形截面桿不彎曲時的情況，圖1(b)為矩形演示截面桿發(fā)生純彎曲時的變形情況。平面假設(shè)成立時，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢猿惺茌S向拉伸、扭轉(zhuǎn)、純彎曲等基本變形，其演示橫截面形狀可以是圓形、矩形、工字型等。圖1中采用兩個演示橫截面。
[0019]圖2示出平面假設(shè)不成立時的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D，其中圖2 (a)為矩形截面桿未發(fā)生橫力彎曲時的情況，圖2(b)為矩形演示截面桿發(fā)生橫力彎曲時的變形情況。平面假設(shè)不成立時，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢猿惺軝M力彎曲、彎扭組合等變形，其演示橫截面形狀可以是圓形、矩形、工字型等。圖2中采用兩個演示橫截面，桿體左端排列緊密的細(xì)小線段表示桿體左端為固定端。
[0020]本發(fā)明采用彈性的全透明材料，例如硅膠，經(jīng)過模具澆注及固化過程，制造出圓形、矩形、工字型等演示橫截面形狀的桿狀試樣。演示橫截面采用同樣材料，但具有與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭黧w不同的顏色。演示橫截面和模型橫截面一致。
[0021]本發(fā)明的檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂捎糜谙铝心康摹?br>[0022]①將制出的試樣帶入課堂，直接作為教學(xué)演示模具使用。
[0023]②將制出的試樣利用常規(guī)的加載實(shí)驗(yàn)裝置加載，實(shí)現(xiàn)軸向拉伸、扭轉(zhuǎn)、純彎曲、橫力彎曲以及彎扭組合等變形形式，為工科本科的力學(xué)課程教學(xué)增設(shè)一項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
[0024]③用于研究構(gòu)件發(fā)生復(fù)雜變形(“平面假設(shè)”不成立)時演示橫截面的變形情況，進(jìn)而分析演示橫截面上應(yīng)力和應(yīng)變的分布規(guī)律。
[0025]本發(fā)明的檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图瓤梢圆捎脤?shí)心，也可以采用空心的形式，例如在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭虚g可以局部空心，或者具有幾個空心部分。采用空心結(jié)構(gòu)可以節(jié)省材料，減輕模型重量，但演示橫截面及其周圍部分必須為實(shí)心?？紤]到僅用于教學(xué)的目的，從制作簡單的角度出發(fā)，做成實(shí)心桿體比較方便。此外，桿體的橫截面可以為圓形、矩形、工字型桿，或使用者認(rèn)為合適的任何形狀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用全透明的彈性材料制成桿狀主體，其特征在于在桿狀主體當(dāng)中，具有幾個相鄰且平行的演示橫截面，演示橫截面的形狀和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋M截面的形狀一致，但演示橫截面具有與桿狀主體不同的顏色。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，桿狀主體的橫截面形狀，也就是演示橫截面的形狀為圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，桿狀主體的橫截面形狀，也就是演示橫截面的形狀為矩形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，桿狀主體的橫截面形狀，也就是演示橫截面的形狀為工字型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣魇?，演示橫截面具有與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭黧w不同的顏色。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，演示橫截面彼此之間的距離不超過演示橫截面高度的1/4。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，幾個演示橫截面彼此之間的距離相等。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，幾個演示橫截面彼此之間的距離不相等。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，演示橫截面包括一組有色絲線。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其特征是，演示橫截面是在桿狀主體的前部、中部和后部之間起粘接作用的彈性有色膠體。
【專利摘要】提供一種用于檢驗(yàn)桿件變形平面假設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用全透明的彈性材料制成桿狀主體，其特征在于在桿狀主體當(dāng)中，具有幾個相鄰且平行的演示橫截面，演示橫截面在桿狀主體內(nèi)部且與桿狀主體緊密連接，演示橫截面的形狀和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋M截面的形狀一致，但演示橫截面具有與桿狀主體不同的顏色。本實(shí)用新型采用彈性的全透明硅膠等配方材料，經(jīng)過模具澆注及固化過程，制造出圓形、矩形、工字型等橫截面形狀的桿狀試樣實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，用于向人們直觀而形象地說明“平面假設(shè)”的正確性，同時用于研究“平面假設(shè)”不成立時橫截面的變形情況。
【IPC分類】G09B23/10
【公開號】CN204946435
【申請?zhí)枴緾N201520548885
【發(fā)明人】王相波, 姚宏, 孫艷, 張廣軍, 趙靜波
【申請人】中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年7月21日