材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，包括：機(jī)架；底部固定在機(jī)架并且豎直設(shè)置的受偏心壓縮立柱；一端固定在受偏心壓縮立柱并且橫向設(shè)置的懸臂等強(qiáng)度梁；固定在機(jī)架的蝸輪增力機(jī)構(gòu)；豎直設(shè)置的拉伸桿件；矩形純彎曲試驗(yàn)梁，其頂面中心處由壓件施力壓制；多個(gè)電阻應(yīng)變片，粘貼設(shè)置在受偏心壓縮立柱、懸臂等強(qiáng)度梁、矩形純彎曲試驗(yàn)梁的待測(cè)點(diǎn)位置。本發(fā)明的有益效果在于，促進(jìn)大學(xué)生對(duì)材料力學(xué)理論知識(shí)的鞏固，和提高動(dòng)手動(dòng)腦解決工程實(shí)際問題的能力。
【專利說明】材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，主要應(yīng)用在材料力學(xué)的技術(shù)研究領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是工科類專業(yè)大學(xué)生的必修實(shí)驗(yàn)課程，隨著教學(xué)改革，傳統(tǒng)的單一 的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)已經(jīng)逐步被綜合性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)所取代。本發(fā)明本材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是 根據(jù)力的可傳遞原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將原先分為幾個(gè)單元的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在一次實(shí)驗(yàn)完成，大 大提高工作效率，同時(shí)也對(duì)材料力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)的串聯(lián)，促進(jìn)大學(xué)生對(duì)材料力學(xué)理論 知識(shí)的鞏固，和提高動(dòng)手動(dòng)腦解決工程實(shí)際問題的能力。因此設(shè)計(jì)材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是 十分必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0005] 一種材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，包括：
[0006]機(jī)架；
[0007] 底部固定在機(jī)架并且堅(jiān)直設(shè)置的受偏心壓縮立柱；
[0008] -端固定在受偏心壓縮立柱并且橫向設(shè)置的懸臂等強(qiáng)度梁，上述懸臂等強(qiáng)度梁等 寬度，上述懸臂等強(qiáng)度梁的頂邊以及底邊，其中一邊為直邊，另一邊呈拋物線；
[0009] 固定在機(jī)架的蝸輪增力機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)其手柄升降其堅(jiān)直設(shè)置的絲桿，并且上述絲桿 穿過上述機(jī)架，上述絲桿頂端固定力傳感器，底端固定壓件；
[0010] 堅(jiān)直設(shè)置的拉伸桿件，其底端與上述力傳感器的頂部鉸接，頂端與上述懸臂等強(qiáng) 度梁伸展出的一端鉸接，上述底端、上述頂端的鉸接均使得上述拉伸桿件在位于于上述懸 臂等強(qiáng)度梁所在平面轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0011] 矩形純彎曲試驗(yàn)梁，其頂面中心處由上述壓件施力壓制；
[0012] 多個(gè)電阻應(yīng)變片，粘貼設(shè)置在上述受偏心壓縮立柱、上述懸臂等強(qiáng)度梁、上述矩形 純彎曲試驗(yàn)梁的待測(cè)點(diǎn)位置。
[0013] 進(jìn)一步地，上述懸臂等強(qiáng)度梁的頂面為矩形平面，側(cè)面為平面，底面為曲面，上述 懸臂等強(qiáng)度梁的頂邊平行設(shè)置，其底邊呈拋物線。
[0014] 進(jìn)一步地，上述懸臂等強(qiáng)度梁的高度由固定在上述受偏心壓縮立柱的一端向鉸接 在拉伸桿件的一端逐漸減小。
[0015] 進(jìn)一步地，設(shè)置第一凹形夾具、第二凹形夾具，上述懸臂等強(qiáng)度梁伸展出的一端插 入上述第一凹形夾具的上部并與之鉸接，上述拉伸桿件的頂端插入上述第一凹形夾具的下 部并與之鉸接，上述力傳感器的頂部固定在上述第二凹形夾具的底部，上述拉伸桿件的底 端插入上述第二凹形夾具的上部并與之鉸接。
[0016] 進(jìn)一步地，上述壓件的兩端均設(shè)置有向下突出并將壓力一分為二的壓塊，上述兩 個(gè)壓塊壓在上述矩形純彎曲試驗(yàn)梁的頂面，并且兩個(gè)壓塊在上述矩形純彎曲試驗(yàn)梁的頂面 的壓點(diǎn)關(guān)于上述矩形純彎曲試驗(yàn)梁的頂面對(duì)稱。
[0017] 進(jìn)一步地，上述機(jī)架設(shè)置有兩層平行層即機(jī)架上層、機(jī)架下層，上述蝸輪增力機(jī)構(gòu) 固定在上述機(jī)架上層表面，上述機(jī)架下層表面固定有兩個(gè)鉸接座，上述矩形純彎曲試驗(yàn)梁 底面的兩端分別鉸接在兩個(gè)鉸接座。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 與傳統(tǒng)的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，可以將原先分為幾個(gè)單元的 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在一次實(shí)驗(yàn)完成，且實(shí)現(xiàn)同步測(cè)定。大大提高工作效率，同時(shí)也對(duì)材料力學(xué)理論 與實(shí)驗(yàn)有機(jī)的串聯(lián)，促進(jìn)大學(xué)生對(duì)材料力學(xué)理論知識(shí)的鞏固，和提高動(dòng)手動(dòng)腦解決工程實(shí) 際問題的能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的正視圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的左視圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的俯視圖；
[0024] 圖5為等截面懸臂梁堅(jiān)直放置的示意圖；
[0025] 圖6為等截面懸臂梁水平放置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027] 圖1為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試 驗(yàn)臺(tái)的正視圖，圖3為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的左視圖，圖4為本發(fā)明材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試 驗(yàn)臺(tái)的俯視圖，參照?qǐng)D1-圖4,本發(fā)明，材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，包括 ：
[0028] 機(jī)架1，機(jī)架1設(shè)置有兩層平行層即機(jī)架上層11、機(jī)架下層12。
[0029] 底部固定在機(jī)架1并且堅(jiān)直設(shè)置的受偏心壓縮立柱2。
[0030] -端固定在受偏心壓縮立柱2并且橫向設(shè)置的懸臂等強(qiáng)度梁3,懸臂等強(qiáng)度梁3等 寬度，懸臂等強(qiáng)度梁3的頂邊平行設(shè)置，其底邊呈拋物線；懸臂等強(qiáng)度梁3的高度由固定在 受偏心壓縮立柱2的一端向鉸接在拉伸桿件4的一端逐漸減小。
[0031] 關(guān)于懸臂等強(qiáng)度梁3的設(shè)計(jì)，所謂等強(qiáng)度梁就是梁在力的作用下的任意截面上的 所受應(yīng)力均相等，因此等強(qiáng)度梁必然是非等截面，材料力學(xué)理論梁的抗彎模量，不 6 同彎矩下對(duì)應(yīng)不同的抗彎模量W=I，同樣的矩形截面梁，立起來放置就比水平放置，其 6 抗彎性能要提高很多。
[0032] 例如：矩形截面梁截面尺寸b = 2h = 4。因?yàn)榉胖貌煌陀胁煌目箯澞Ａ?bh1 hh1 ?*42 bh2 4*22 16 堅(jiān)直放置其:^ 如果水平放置其％ =Y=Y=I顯 6 , " 6 6 6 6 6 6, 然前者（參見圖5)是后者（參見圖6)的二倍。
[0033]目前國(guó)內(nèi)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的等強(qiáng)度梁的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，普遍采用水平放置，違背工程 實(shí)際。
[0034] 本發(fā)明等強(qiáng)度梁的設(shè)計(jì)：
[0035] 最大彎矩M = FL,任意X處的彎矩M = Fx。
[0036] F代表施加的力，h代表懸臂梁的最大高度，L代表懸臂梁的長(zhǎng)度，b代表懸臂梁 的寬度。X代表懸臂梁到施力點(diǎn)的距離， 7是1點(diǎn)懸臂梁的高度，根據(jù)梁的強(qiáng)度計(jì)算公式： 按照等強(qiáng)度梁的概念，應(yīng)該1 已知h = 46mm、b = 8mm、L J =256mm。將已知條件代入公式（1)化簡(jiǎn)得到：y2 = 8. 265625x，y=2.875>/I，以上是等強(qiáng) 度懸臂梁下方的二次函數(shù)。
[0037] 固定在機(jī)架上層11表面的蝸輪增力機(jī)構(gòu)5,旋轉(zhuǎn)其手柄51升降其堅(jiān)直設(shè)置的絲桿 52,并且絲桿52穿過機(jī)架上層11，絲桿52頂端固定力傳感器6,底端固定壓件7。
[0038] 蝸輪增力機(jī)構(gòu)5即傳統(tǒng)使用的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)的設(shè)置，手柄51的轉(zhuǎn)桿在蝸 輪增力機(jī)構(gòu)5內(nèi)部固定有齒輪（圖中未顯示），齒輪的內(nèi)螺紋與絲桿52嚙合，即通過旋轉(zhuǎn)手 柄51即可趨勢(shì)絲桿52做升降運(yùn)動(dòng)。
[0039] 拉伸桿件4堅(jiān)直設(shè)置，其底端與力傳感器6的頂部鉸接，頂端與懸臂等強(qiáng)度梁3伸 展出的一端鉸接，上述底端、上述頂端的鉸接均使得拉伸桿件4在位于于懸臂等強(qiáng)度梁3所 在平面轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0040] 具體地，設(shè)置第一凹形夾具91、第二凹形夾具92,懸臂等強(qiáng)度梁3伸展出的一端插 入第一凹形夾具91的上部并與之鉸接，拉伸桿件4的頂端插入第一凹形夾具91的下部并 與之鉸接，力傳感器6的頂部固定在第二凹形夾具92的底部，拉伸桿件4的底端插入第二 凹形夾具92的上部并與之鉸接。
[0041] 矩形純彎曲試驗(yàn)梁8,其頂面中心處由壓件7壓制；機(jī)架下層12表面固定有兩個(gè) 鉸接座121，矩形純彎曲試驗(yàn)梁8底面的兩端分別鉸接在兩個(gè)鉸接座121。
[0042] 對(duì)于壓件7,壓件7的兩端均設(shè)置有向下突出并且將壓力一分為二的壓塊71，兩個(gè) 壓塊壓71在矩形純彎曲試驗(yàn)梁8的頂面，并且兩個(gè)壓塊71在矩形純彎曲試驗(yàn)梁8的頂面 的壓點(diǎn)關(guān)于矩形純彎曲試驗(yàn)梁8的頂面對(duì)稱。
[0043] 多個(gè)電阻應(yīng)變片100,粘貼在受偏心壓縮立柱2、懸臂等強(qiáng)度梁3、矩形純彎曲試驗(yàn) 梁8對(duì)應(yīng)的待測(cè)點(diǎn)位置。
[0044] 本發(fā)明，材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，與傳統(tǒng)的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn) 臺(tái)，可以將原先分為幾個(gè)單元的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在一次實(shí)驗(yàn)完成，大大提高工作效率，同時(shí)也對(duì) 材料力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)的串聯(lián)，促進(jìn)大學(xué)生對(duì)材料力學(xué)理論知識(shí)的鞏固，和提高動(dòng)手動(dòng) 腦解決工程實(shí)際問題的能力。
[0045] 上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的 人士能夠了解本
【發(fā)明內(nèi)容】
并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

【權(quán)利要求】
1. 一種材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括： 機(jī)架； 底部固定在機(jī)架并且堅(jiān)直設(shè)置的受偏心壓縮立柱； 一端固定在受偏心壓縮立柱并且橫向設(shè)置的懸臂等強(qiáng)度梁，所述懸臂等強(qiáng)度梁等寬 度，所述懸臂等強(qiáng)度梁的頂邊以及底邊，其中一邊為直邊，另一邊呈拋物線； 固定在機(jī)架的蝸輪增力機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)其手柄升降其堅(jiān)直設(shè)置的絲桿，并且所述絲桿穿過 所述機(jī)架，所述絲桿頂端固定力傳感器，底端固定壓件； 堅(jiān)直設(shè)置的拉伸桿件，其底端與所述力傳感器的頂部鉸接，頂端與所述懸臂等強(qiáng)度梁 伸展出的一端鉸接，所述底端、所述頂端的鉸接均使得所述拉伸桿件在位于于所述懸臂等 強(qiáng)度梁所在平面轉(zhuǎn)動(dòng)； 矩形純彎曲試驗(yàn)梁，其頂面中心處由所述壓件施力壓制； 多個(gè)電阻應(yīng)變片，粘貼設(shè)置在所述受偏心壓縮立柱、所述懸臂等強(qiáng)度梁、所述矩形純彎 曲試驗(yàn)梁的待測(cè)點(diǎn)位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述懸臂等強(qiáng)度梁的頂 面為矩形平面，側(cè)面為平面，底面為曲面，所述懸臂等強(qiáng)度梁的頂邊平行設(shè)置，其底邊呈拋 物線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述懸臂等強(qiáng)度梁的高 度由固定在所述受偏心壓縮立柱的一端向鉸接在拉伸桿件的一端逐漸減小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，設(shè)置第一凹形夾具、第 二凹形夾具，所述懸臂等強(qiáng)度梁伸展出的一端插入所述第一凹形夾具的上部并與之鉸接， 所述拉伸桿件的頂端插入所述第一凹形夾具的下部并與之鉸接，所述力傳感器的頂部固定 在所述第二凹形夾具的底部，所述拉伸桿件的底端插入所述第二凹形夾具的上部并與之鉸 接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述壓件的兩端均設(shè)置 有向下突出并將壓力一分為二的壓塊，所述兩個(gè)壓塊壓在所述矩形純彎曲試驗(yàn)梁的頂面， 并且兩個(gè)壓塊在所述矩形純彎曲試驗(yàn)梁的頂面的壓點(diǎn)關(guān)于所述矩形純彎曲試驗(yàn)梁的頂面 對(duì)稱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料力學(xué)聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述機(jī)架設(shè)置有兩層平 行層即機(jī)架上層、機(jī)架下層，所述蝸輪增力機(jī)構(gòu)固定在所述機(jī)架上層表面，所述機(jī)架下層表 面固定有兩個(gè)鉸接座，所述矩形純彎曲試驗(yàn)梁底面的兩端分別鉸接在兩個(gè)鉸接座。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK104374634SQ201410628488
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】張念生, 盧響, 姜超, 龔志文, 許偉, 蔡聯(lián)合, 陳曉輝, 周釗, 尹成龍, 朱梅 申請(qǐng)人:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)