一种弹性杆件模型的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及教学用具领域，具体地说，涉及一种弹性杆件模型。

背景技术：

对于工科类背景的学生而言，力学分析是至关重要的学习内容之一，尤其是涉及杆件的力学分析，准确地掌握关于杆件变形的力学分析，可以为后续掌握杆件内力求解方法打下扎实的基础，使自己的专业水平得到更好的提升。其中刚性杆件对于大多数学生来说，比较容易理解，但对于弹性杆件，特别是经过理想化处理的杆件模型，包括弹性横截面、纵向弹性纤维的概念，以及变形特征、杆轴线与横截面的空间几何关系等概念，学生仅从教材提供的图文描述，很难快速准确的理解和运用。现有技术中缺少结构简单，使用方便的实体模型来帮助学生们操作和理解，使想象力不够的同学不能准确的掌握相关的知识。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种弹性杆件模型，结构简单，体积小，重量轻，成本低，利用该弹性杆件模型可以帮助学生更好的理解杆件变形的力学分析，还可以启发和培养学生的创新思维和创新意识。

为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种弹性杆件模型，包括横截面板块1和条状体2，所述横截面板块1为设置有通孔3的长方体结构，所述通孔3贯穿横截面板块1前后两个面；所述条状体2置于通孔3内；所述条状体2长度大于横截面板块1的长度；所述横截面板块1和条状体2均采用弹性材料制成。

作为优选，还包括箭头指示件4，所述箭头指示件4尾部设置有轴孔；所述条状2体一端的上表面和前表面上各设有一个槽口5，所述槽口5内设有转动轴6，所述轴孔与转动轴6相互配合，可使箭头指示件4绕转动轴6在槽口5内做平行于槽口两侧的转动。

作为优选，所述槽口5的长度等于箭头指示件尾部长度。

作为优选，所述通孔3呈三行三列的线性阵列排布；整齐规则的通孔可以更清楚的展示出杆件在受力变形时横截面上的受力情况。

作为优选，所述通孔3为九个。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型保护的弹性杆件模型，可直观、形象的演示出杆件在受外力作用时其内部横截面和纵向弹性纤维之间的变形特征关系；本弹性杆件模型结构简单，体积小，重量轻，成本低，利用该弹性杆件模型可以帮助学生更好的理解杆件变形的力学分析，还可以启发和培养学生的创新思维和创新意识，提高学生的动手能力。

【附图说明】

图1为本实用新型的横截面板块结构示意图。

图2为本实用新型的条状体结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的整体结构示意图。

图4为本实用新型实施例1的内部剖面示意图。

图5为本实用新型实施例2的整体结构示意图。

图6为本实用新型实施例2条状体局部结构示意图。

图中编号所对应结构如下所示：

1、横截面板块；2、条状体；3、通孔；4、箭头指示件；5、槽口；6、转动轴。

【具体实施方式】

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

参考图1-4，本实用新型实施例提供了一种弹性杆件模型，包括横截面板块1和条状体2，所述横截面板块1为设置有通孔3的长方体结构，所述通孔3贯穿横截面板块1前后两个面；所述条状体2置于通孔3内；所述条状体2长度大于横截面板块1的长度；所述横截面板块1和条状体2均采用弹性材料制成；为使本实用新型效果更明显、更便于观察，优选的，所述横截面板块1采用epe珍珠棉制成，所述条状体2采用软磁片制成；所述横截面板块1沿条状体放置方向均分为4等分，各由绿、蓝、桔、粉四色组成，所述条状体2可由黄、红、绿、三色组成。

根据小变形假设和连续介质假设，杆件由许多平行于杆件长度方向即杆轴线方向的纵向弹性纤维密集排列组成，同时，垂直于杆轴线方向的横截面具有弹性，且变形前后均保持为平面，其中杆轴线位于横截面中心点上，即本实用新型中位于横截面板块中心的条状体。

在本实用新型中，条状体2表示杆件的纵向弹性纤维。

当横截面板块1受到轴向挤压或拉伸作用时，可以看出横截面板块1与条状体2发生同步变形，在受到挤压作用时其长度变小，在受到拉伸作用时杆其长度变长，表明杆件在受压时长度会缩短，受拉时长度会伸长。

当横截面板块1受力发生弯曲变形时，条状体2也随之弯曲；可以看到位于横截面板块1内弯曲后的条状体2内侧长度变小，表明其受压力被压缩；位于横截面板块1内弯曲后的条状体2外侧长度增大，表明其受拉力被拉伸；由此可直观的反映出当杆件受外力作用发生弯曲变形时，其横截面一侧受压，纵向弹性纤维缩短，另一侧受拉，纵向弹性纤维伸长；同时可看出，变形前后，弹性横截面始终与杆轴线保持垂直关系。

实施例2：

参考图5-6，本实施例与实施例1的区别在于：

还包括箭头指示件4，所述箭头指示件4尾部设置有轴孔；所述条状体2一端的上表面和前表面上各设有一个槽口5，所述槽口5内设有转动轴6，所述轴孔与转动轴6相互配合，可使箭头指示件4绕转动轴6在槽口5内做平行于槽口两侧的转动。

所述槽口5的长度等于箭头指示件尾部长度。

本实施例中，箭头指示件4与横截面板块1之间的位置关系代表杆件应力方向与横截面之间的关系。

当杆件受到轴向挤压或拉伸作用时，杆件内部会产生压应力与拉应力；将条状体2前表面槽口内的箭头指示件4绕转动轴6旋转90°，此时，箭头指示件4与横截面板块1垂直，代表压应力或拉应力的方向垂直于横截面，即沿着杆轴线的方向。

当杆件受力发生弯曲变形时，杆件内部会产生正应力(法向应力)和剪应力(切应力)；将条状体2前表面和上表面槽口内的箭头指示件4同时绕转动轴6旋转90°，此时条状体2前表面的箭头指示件4与横截面板块1垂直，代表正应力(法向应力)方向与横截面垂直；条状体2上表面的箭头指示件4与横截面板块1平行，代表剪应力(切应力)的方向与横截面平行。

本实用新型保护的弹性杆件模型，可直观、形象的演示出杆件在受外力作用时其内部横截面和纵向弹性纤维之间的变形特征关系；本弹性杆件模型结构简单，体积小，重量轻，成本低，利用该弹性杆件模型可以帮助学生更好的理解杆件变形的力学分析，还可以启发和培养学生的创新思维和创新意识，提高学生的动手能力。

上述实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示意的准确结构，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，做出的各种改变和变形，都应当视为属于本实用新型的保护范围。