[實用新型]一種用于材料力學實驗教學的綜合實驗器材

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420409266.7
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN204029218U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何芝仙;鐘幸宏
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及教學器材，尤其涉及一種應(yīng)用于材料力學實驗教學的綜合實驗器材。?

背景技術(shù)

實驗梁的工作點(電阻應(yīng)變片的貼片處)處的應(yīng)力計算，材料力學方法得到的計算公式與實測的應(yīng)力相差很大，甚至出現(xiàn)應(yīng)力符號的錯誤，而有限單元法的計算結(jié)果與實測值比較一致。實驗梁工作點的應(yīng)力大小與加載力的作用點位置密切相關(guān)，但用實驗梁原理做出的傳感器的輸出與加載力的作用點位置無關(guān)。原因何在？本實用新型通過自行設(shè)計的具有特殊幾何形狀的實驗梁，并設(shè)計相應(yīng)的實驗器材和實驗方案，可以直觀的解釋該現(xiàn)象，說明其內(nèi)在原因。本實用新型所提出的實驗器材以及相應(yīng)的實驗方法，還可以用作材料力學課程的一個綜合性實驗,也可以用于傳感器技術(shù)、有限元法的實驗教學。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種可以用于材料力學實驗教學的器材。?

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：一種用于材料力學實驗教學的綜合實驗器材，包括實驗梁、立柱、底座、砝碼支承桿、砝碼塊和電阻應(yīng)變片，所述實驗梁一端安裝有用于放置砝碼塊的砝碼支承桿，另一端固定在立柱上，所述實驗梁側(cè)面開有雙孔平行腰形孔，所述雙孔平行腰形孔兩端的實驗梁上下表面均貼有電阻應(yīng)變片，所述電阻應(yīng)變片與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接。?

所述的實驗梁一端設(shè)有十字槽用于固定砝碼支承桿，所述砝碼支承桿安裝?在十字槽內(nèi)。?

所述實驗梁的雙孔平行腰形孔由兩個側(cè)向貫通且相互連通的孔構(gòu)成。?

本實用新型所公開的教學器材能夠綜合利用電阻應(yīng)變測量、傳感器技術(shù)和材料力學理論、有限元分析技術(shù)，可用于材料力學的實驗教學，也可用于傳感器原理、有限元分析等課程的實驗教學。本實驗裝置可以說明：對于雙孔平行梁上工作點的應(yīng)力計算，材料力學計算方法的局限性和有限元分析法的正確性。并可以用實驗的方法，直觀地揭示雙孔平行梁式傳感器的輸出與加載力的作用點位置無關(guān)的現(xiàn)象并解釋其原因。?

附圖說明

下面對本實用新型說明書中每幅附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明：?

圖1為實驗器材結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2、3為圖1中實驗梁結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖4(a)單臂半橋接法示意圖；?

圖4(b)全橋接法示意圖；?

上述圖中的標記均為：1、實驗梁；11、安裝孔；12、十字槽；13、雙孔平行腰形孔；2、立柱；3、底座；4、砝碼支承桿；5、砝碼塊；6、電阻應(yīng)變片。?

具體實施方式

本專利所提出的雙孔平行梁式傳感器實驗裝置以及相應(yīng)的實驗，不僅涉及材料力學理論，還涉及傳感器技術(shù)、有限元分析技術(shù)等多種課程中的理論知識。雙孔平行梁式傳感器敏感元件的工作點(電阻應(yīng)變片6的貼片處)處的應(yīng)力計算，材料力學方法得到的計算公式與實測的應(yīng)力相差很大，甚至出現(xiàn)應(yīng)力符號的錯誤，而有限單元法的計算結(jié)果與實測值比較一致。雙孔平行梁式傳感器工作點的應(yīng)力與加載力的作用點位置密切相關(guān)，但雙孔平行梁式傳感器的輸出與?加載力的作用點位置無關(guān)。原因何在？本實驗裝置通過自行設(shè)計的具有特殊幾何形狀的雙孔平行實驗梁1，并設(shè)計相應(yīng)的實驗方案，可以直觀的解釋該現(xiàn)象，說明其內(nèi)在原因。?

參見圖1可知，本實用新型綜合實驗器材，包括實驗梁1、立柱2、底座3、砝碼支承桿4、砝碼塊5和電阻應(yīng)變片6，其中底座3用于支撐整個器材，立柱2豎直固定在底座3上，立柱2的上端水平固定有實驗梁1，該實驗梁1結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，其一端固定在立柱2上，可以在該端預設(shè)若干安裝孔11，通過螺釘將其固定在立柱2頂端，另一端安裝有用于放置砝碼塊5的砝碼支承桿4，可以在該端設(shè)置十字槽12，將砝碼支承桿4安裝在十字槽12內(nèi)，這樣不僅可以通過調(diào)節(jié)砝碼塊5重量，來進行實驗負載調(diào)節(jié)，也可以調(diào)整砝碼支承桿4位于十字槽12內(nèi)的位置，來進行實驗。?

實驗梁1側(cè)面開有雙孔平行腰形孔13，該雙孔平行腰形孔13由兩個側(cè)向貫通且相互連通的孔構(gòu)成，雙孔平行腰形孔13兩端的實驗梁1上下表面均貼有電阻應(yīng)變片6，這四個電阻應(yīng)變片6用于應(yīng)變測量，其通過連接靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，就構(gòu)成了整個實驗裝置。?

四個電阻應(yīng)變片6可以連接成電阻橋進行實驗測量，實驗方案與步驟如下：?