Набор для изучения сопротивления материалов (напряжения и деформации)

Установка для изучения сопротивления материалов (напряжения и деформации) предназначена для исследования свойств материалов на модельных конструкциях фрагментов мостов и других инженерных сооружений путем измерения усилий возникающих в элементах конструкции под действием приложенной нагрузки.

Установка представляет собой набор-конструктор, из элементов которого будут собираться модель горизонтальной балки с жесткой заделкой, минимум 2 модели кронштейнов с различными углами установки раскоса, ферма «Кинг-пост».

В набор входит: цифровой датчик силы, груз наборный, комплект деталей из пластика для сборки моделей конструкций, адаптер для крепления балок на стержень штатива – 2 шт, основание штатива со стержнем, флеш-накопитель с ПО, методическое пособие.

Элементы блочного конструктора для сборки модельных конструкций изготовлены из пластика и соединяются друг с другом как непосредственно с помощью системы выступов — отверстий специальной формы, заложенных в детали, так и с помощью отдельных соединительных деталей.

Деталь представляет собой соединенные в одной плоскости базовые крепящие элементы. Размер базового крепящего элемента кубической формы с учетом выступов для крепления (длина х ширина х высота) 14х14х14 мм.

Полный состав деталей набора состоит из:

• Деталей, состоящих из 3 элементов в 1 ряд (деталь 3х1). Размер детали:  45x14х14 мм.
• Деталей, состоящих из 5 элементов в 1 ряд (деталь 5х1).Размер детали:  75x14х14 мм.
• Деталей, состоящих из 6 элементов в 1 ряд (деталь 6х1).Размер детали:  90x14х14 мм.
• Деталей, состоящих из 4 элементов по 2 элемента в 2 ряда (деталь 2х2). Размер детали:  30x30x14 мм.
• Деталей, состоящих из 6 элементов по 3 элемента в 2 ряда (деталь 3х2). Размер детали:  45x30x14 мм.
• Деталей, состоящих из 8 элементов по 4 элементов в 2 ряда (деталь 4х2). Размер детали:  60x30x14 мм.
• Деталей, состоящих из 10 элементов по 5 элементов в 2 ряда (деталь 5х2). Размер детали:  75x30x14 мм.
• Деталей, состоящих из 12 элементов по 6 элементов в 2 ряда(деталь 6х2). Размер детали:  90 х30х14 мм.
• Деталей, состоящих из 9 элементов по 3 элемента в 3 ряда (деталь 3х3). Размер детали:  45 х45х14 мм.
• Деталей, состоящих из 3 элементов с отверстиями в 1 ряд (деталь 3х1 с отверстиями). Размер детали:  45x14х14 мм.
• Деталей, состоящих из 5 элементов с отверстиями в 1 ряд (деталь 5х1 с отверстиями). Размер детали:  75x14х14 мм.
• Деталей, обеспечивающих соединение элементов (соединитель 2х1, соединитель 3х1, соединитель-скоба 2, соединитель-скоба 3)
• Деталей, обеспечивающих подвижное соединение элементов (оси и шайбы).

Ассортимент и количество элементов блочного конструктора должны обеспечивать сборку модели балки с жесткой заделкой, модели кронштейна и модели фермы «кинг-пост».

Количество деталей в наборе должно быть:

• деталь 3х1  —  3
• деталь 5х1  —  4
• деталь 2х2  —  11
• деталь 3х2  —  11
• деталь 4х2  —  9
• деталь 5х2  —  3
• деталь 6х2  —  24
• деталь 3х3  —  16
• деталь 3х1 с отверстиями –  23
• деталь 5х1 с отверстиями –  10
• соединитель 2х1 –  82
• соединитель 3х1 –  12
• соединитель-скоба 2 –  18
• соединитель-скоба 3 –  20

Каждый линейный элемент балки, кронштейна и фермовой конструкции обеспечивает вставку в него датчика силы с целью измерения характера усилия (сжатие /растяжение) и величины усилия в данном линейном элементе при нагружении конструкции.

Фермовая конструкция устанавливается на подставки (опоры), которые также изготовлены из элементов блочного конструктора. Подставки связаны между собой горизонтальной стяжкой и обеспечивают подъем нижней точки фермы от стола на высоту 175мм.

Модели балки с жесткой заделкой и кронштейна собираются на штативе и крепятся к его стойке с помощью стальных адаптеров.

Цифровой датчик силы имеет пределы измерения от -20Н до +20Н. Датчик имеет разъем USB (BF) для подключения к компьютеру (нетбуку) с помощью соединительного кабеля. Датчик может встраиваться в собираемые модели мостов и фермовых конструкций за счет наличия в нем оконечных элементов, сопрягаемых с элементами блочного конструктора, из которых собираются модели. Элементы крепления датчика силы обеспечивают его установку в разрыв балок и других элементов, составляющих модельную конструкцию, для измерения возникающих усилий сжатия или растяжения. Установка датчика не нарушает целостность модельной конструкции и ее геометрические характеристики.

Программное обеспечение обеспечивает представление данных на мониторе в виде зависимости силы от времени и коррекцию нуля датчика силы перед началом измерений, выполняемую при нажатии соответствующей экранной кнопки.

Модель горизонтальной балки с жесткой заделкой обеспечивает демонстрацию усилий растяжения и сжатия, возникающих в удлиняющихся и укорачивающихся слоях балки. Длина балки 280мм.

Модель фермы «Кинг-пост» обеспечивает поочередное измерение усилий (сжатие/растяжение) в разных элементах фермы, возникающих под нагрузкой, осуществляемой с помощью наборного груза. Ферма имеет габаритные размеры: 490 мм (длина) и 250мм (высота без учета опор).

Модель кронштейна обеспечивает поочередное измерение усилий в горизонтальном элементе и раскосе, возникающих под нагрузкой, осуществляемой с помощью наборного груза, а также рассматривает влияние на величину усилий угла установки раскоса. Длина горизонтального элемента кронштейна 280мм.

Габариты сечения модели балки, моделей кронштейнов и элементов ферм 30х30мм.

Вес наборного груза 1 кг.

Габариты основания штатива: 200х110х18мм, масса –0.9 кг. Высота стойки штатива 500мм.

Методическое руководство содержит инструкции по сборке моделей балки, кронштейнов и фермовых конструкций, а также описание методики проведения экспериментов, алгоритмов получения данных и их обработки.