[发明专利]一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及课堂教学实验演示设备领域，特别是涉及一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置。

 

背景技术

材料力学相对抽象，这门学科通常使用的研究方法是通过实验现象得出合理的假设，由假设推导实用的计算公式，公式的正确性要在实验中验证，由于其过于抽象，试验又非常复杂，学生在学习中很难理解，因此若能有相应的课堂教学实验演示设备对其进行演示，则可大大降低学生的理解难度，提高学习效率。

其中教材中对于细长压杆的临界压力给出了如下公式：

：

为了验证公式的正确性，可通过如下方式进行验证：

通过将细长杆两端铰支 ：相当于，测量出临界压力；

通过将细长杆一端铰支，一端固定，相当于，测量出临界压力，检验是否近似等于0.7；

通过将细长杆两端固定：相对于，测量出临界压力，检验是否近似等于0.5。

在细长压杆临界压力公式的推导过程中，杆端约束不同时，横截面上的弯矩M有时可以忽略，有时又不能忽略，对此学生往往难以理解，因此急需一种设备模拟细长杆两端不同约束情况下的轴向压缩，以用于观测压杆在临界压力时的稳态挠曲线，验证细长压杆临界压力计算公式的正确性。

 

发明内容

针对以上问题，本发明通过模拟细长杆两端不同约束情况下的轴向压缩，观测压杆在临界压力时的稳态挠曲线，从而验证细长压杆临界压力计算公式的正确性，从而可便于学生对相关公式进行理解，为达此目的，本发明提供一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置，包括演示装置主体支架、活动杠杆、待测细长压杆、内支撑板、压紧机构、压力提供装置、连杆、侧支架、L型连接板、连接杆、上滑杆、下滑杆、侧支架、主支架、中心滑杆、上活动圆盘、旋转圆盘、棘轮、棘爪、连接板、滑板和压力传感器，所述演示装置主体支架内固定有C型内支撑板，所述C型内支撑板上下方均有槽，所述C型内支撑板上下方均固定有压紧机构，所述C型内支撑板上方的压紧机构上有压力提供装置，所述C型内支撑板下方的压紧机构下有压力传感器；

所述压紧机构包括压紧杆、凸轮、底板槽、固定框、外部U型压板和内部U型压板，所述固定框内有外部U型压板，所述内部U型压板在外部U型压板内，所述外部U型压板开口朝下，所述内部U型压板开口方向与外部U型压板开口方向垂直，所述固定框与C型内支撑板相连的端面有底板槽与C型内支撑板的槽相对应，所述底板槽在内部U型压板开口的另一端与外部U型压板内壁之间，所述凸轮卡装在内部U型压板内与内部U型压板和外部U型压板的侧板相接触，所述凸轮端部固定有压紧杆；

所述待测细长压杆两侧均有卡接端, 所述待测细长压杆通过卡接端卡装在C型内支撑板上下方的槽及压紧机构的底板槽内，所述C型内支撑板的两个拐角处均有L型连接板，所述L型连接板通过侧支架固定在C型内支撑板的拐角处，所述L型连接板一端通过连杆与对应压紧机构的压紧杆相连；

所述C型内支撑板侧端上有一对主支架和一对侧支架，所述侧支架在主支架外侧，所述中心滑杆插装在支架的通孔内，所述中心滑杆下端套装有连接板，所述连接板通过连接件与活动杠杆中部相连，所述上滑杆安装在C型内支撑板侧端上方对应的主支架和侧支架上，所述下滑杆安装在C型内支撑板侧端下方对应的主支架和侧支架上，所述上滑杆的上端和下滑杆的下端的端部均通过连接杆与L型连接板另一端相连；

所述中心滑杆上有上活动圆盘、旋转圆盘和棘爪，所述上活动圆盘有4个扇形板，所述扇形板等角度绕上活动圆盘中心一周，所述上滑杆的下端有弯折部，所述上活动圆盘旋转下滑时上活动圆盘的扇形板与上滑杆下端的弯折部相接触，所述旋转圆盘侧边上有盘齿，所述盘齿等角度绕旋转圆盘中心一周，所述旋转圆盘为内部有4块均匀分布的60°镂空槽的圆盘，所述旋转圆盘内60°镂空槽的扇形与上活动圆盘的扇形板之间的夹角为30°，所述旋转圆盘一侧有棘轮，所述棘爪的爪部卡在棘轮的棘齿内，所述C型内支撑板侧端的中部有腰槽，所述C型内支撑板侧端的中部的腰槽内有滑板，所述滑板一端置于C型内支撑板侧端的中部的腰槽内，另一端固定在所述C型内支撑板侧端的中部，所述滑板以此固定点为圆心做圆弧运动，所述旋转圆盘的盘齿在移动过程中与滑板相接触；

所述演示装置主体支架侧面有U型槽，所述活动杠杆穿过U型槽，所述活动杠杆的端部通过连接件与下滑杆下端相连。