材料力学联动试验台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种材料力学联动试验台，包括：机架；底部固定在机架并且竖直设置的受偏心压缩立柱；一端固定在受偏心压缩立柱并且横向设置的悬臂等强度梁；固定在机架的蜗轮增力机构；竖直设置的拉伸杆件；矩形纯弯曲试验梁，其顶面中心处由压件施力压制；多个电阻应变片，粘贴设置在受偏心压缩立柱、悬臂等强度梁、矩形纯弯曲试验梁的待测点位置。本发明的有益效果在于，促进大学生对材料力学理论知识的巩固，和提高动手动脑解决工程实际问题的能力。
【专利说明】材料力学联动试验台
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种材料力学联动试验台，主要应用在材料力学的技术研究领域。
【背景技术】
[0002] 材料力学实验是工科类专业大学生的必修实验课程，随着教学改革，传统的单一 的简单实验已经逐步被综合性实验、研究性实验所取代。本发明本材料力学联动试验台是 根据力的可传递原理进行设计，可以将原先分为几个单元的实验项目，在一次实验完成，大 大提高工作效率，同时也对材料力学理论与实验有机的串联，促进大学生对材料力学理论 知识的巩固，和提高动手动脑解决工程实际问题的能力。因此设计材料力学联动试验台是 十分必要的。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种材料力学联动试验台。
[0004] 本发明是通过以下技术方案来实现的。
[0005] 一种材料力学联动试验台，包括：
[0006]机架；
[0007] 底部固定在机架并且坚直设置的受偏心压缩立柱；
[0008] -端固定在受偏心压缩立柱并且横向设置的悬臂等强度梁，上述悬臂等强度梁等 宽度，上述悬臂等强度梁的顶边以及底边，其中一边为直边，另一边呈抛物线；
[0009] 固定在机架的蜗轮增力机构，旋转其手柄升降其坚直设置的丝杆，并且上述丝杆 穿过上述机架，上述丝杆顶端固定力传感器，底端固定压件；
[0010] 坚直设置的拉伸杆件，其底端与上述力传感器的顶部铰接，顶端与上述悬臂等强 度梁伸展出的一端铰接，上述底端、上述顶端的铰接均使得上述拉伸杆件在位于于上述悬 臂等强度梁所在平面转动；
[0011] 矩形纯弯曲试验梁，其顶面中心处由上述压件施力压制；
[0012] 多个电阻应变片，粘贴设置在上述受偏心压缩立柱、上述悬臂等强度梁、上述矩形 纯弯曲试验梁的待测点位置。
[0013] 进一步地，上述悬臂等强度梁的顶面为矩形平面，侧面为平面，底面为曲面，上述 悬臂等强度梁的顶边平行设置，其底边呈抛物线。
[0014] 进一步地，上述悬臂等强度梁的高度由固定在上述受偏心压缩立柱的一端向铰接 在拉伸杆件的一端逐渐减小。
[0015] 进一步地，设置第一凹形夹具、第二凹形夹具，上述悬臂等强度梁伸展出的一端插 入上述第一凹形夹具的上部并与之铰接，上述拉伸杆件的顶端插入上述第一凹形夹具的下 部并与之铰接，上述力传感器的顶部固定在上述第二凹形夹具的底部，上述拉伸杆件的底 端插入上述第二凹形夹具的上部并与之铰接。
[0016] 进一步地，上述压件的两端均设置有向下突出并将压力一分为二的压块，上述两 个压块压在上述矩形纯弯曲试验梁的顶面，并且两个压块在上述矩形纯弯曲试验梁的顶面 的压点关于上述矩形纯弯曲试验梁的顶面对称。
[0017] 进一步地，上述机架设置有两层平行层即机架上层、机架下层，上述蜗轮增力机构 固定在上述机架上层表面，上述机架下层表面固定有两个铰接座，上述矩形纯弯曲试验梁 底面的两端分别铰接在两个铰接座。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 与传统的材料力学实验相比，材料力学联动试验台，可以将原先分为几个单元的 实验项目，在一次实验完成，且实现同步测定。大大提高工作效率，同时也对材料力学理论 与实验有机的串联，促进大学生对材料力学理论知识的巩固，和提高动手动脑解决工程实 际问题的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明材料力学联动试验台的结构示意图；
[0021] 图2为本发明材料力学联动试验台的正视图；
[0022] 图3为本发明材料力学联动试验台的左视图；
[0023] 图4为本发明材料力学联动试验台的俯视图；
[0024] 图5为等截面悬臂梁坚直放置的示意图；
[0025] 图6为等截面悬臂梁水平放置的示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027] 图1为本发明材料力学联动试验台的结构示意图，图2为本发明材料力学联动试 验台的正视图，图3为本发明材料力学联动试验台的左视图，图4为本发明材料力学联动试 验台的俯视图，参照图1-图4,本发明，材料力学联动试验台，包括 ：
[0028] 机架1，机架1设置有两层平行层即机架上层11、机架下层12。
[0029] 底部固定在机架1并且坚直设置的受偏心压缩立柱2。
[0030] -端固定在受偏心压缩立柱2并且横向设置的悬臂等强度梁3,悬臂等强度梁3等 宽度，悬臂等强度梁3的顶边平行设置，其底边呈抛物线；悬臂等强度梁3的高度由固定在 受偏心压缩立柱2的一端向铰接在拉伸杆件4的一端逐渐减小。
[0031] 关于悬臂等强度梁3的设计，所谓等强度梁就是梁在力的作用下的任意截面上的 所受应力均相等，因此等强度梁必然是非等截面，材料力学理论梁的抗弯模量，不 6 同弯矩下对应不同的抗弯模量W=I，同样的矩形截面梁，立起来放置就比水平放置，其 6 抗弯性能要提高很多。
[0032] 例如：矩形截面梁截面尺寸b = 2h = 4。因为放置不同，就有不同的抗弯模量 bh1 hh1 ?*42 bh2 4*22 16 坚直放置其:^ 如果水平放置其％ =Y=Y=I显 6 , " 6 6 6 6 6 6, 然前者（参见图5)是后者（参见图6)的二倍。
[0033]目前国内材料力学实验室的等强度梁的测定实验，普遍采用水平放置，违背工程 实际。
[0034] 本发明等强度梁的设计：
[0035] 最大弯矩M = FL,任意X处的弯矩M = Fx。
[0036] F代表施加的力，h代表悬臂梁的最大高度，L代表悬臂梁的长度，b代表悬臂梁 的宽度。X代表悬臂梁到施力点的距离， 7是1点悬臂梁的高度，根据梁的强度计算公式： 按照等强度梁的概念，应该1 已知h = 46mm、b = 8mm、L J =256mm。将已知条件代入公式（1)化简得到：y2 = 8. 265625x，y=2.875>/I，以上是等强 度悬臂梁下方的二次函数。
[0037] 固定在机架上层11表面的蜗轮增力机构5,旋转其手柄51升降其坚直设置的丝杆 52,并且丝杆52穿过机架上层11，丝杆52顶端固定力传感器6,底端固定压件7。
[0038] 蜗轮增力机构5即传统使用的旋转运动转为直线运动的设置，手柄51的转杆在蜗 轮增力机构5内部固定有齿轮（图中未显示），齿轮的内螺纹与丝杆52啮合，即通过旋转手 柄51即可趋势丝杆52做升降运动。
[0039] 拉伸杆件4坚直设置，其底端与力传感器6的顶部铰接，顶端与悬臂等强度梁3伸 展出的一端铰接，上述底端、上述顶端的铰接均使得拉伸杆件4在位于于悬臂等强度梁3所 在平面转动。
[0040] 具体地，设置第一凹形夹具91、第二凹形夹具92,悬臂等强度梁3伸展出的一端插 入第一凹形夹具91的上部并与之铰接，拉伸杆件4的顶端插入第一凹形夹具91的下部并 与之铰接，力传感器6的顶部固定在第二凹形夹具92的底部，拉伸杆件4的底端插入第二 凹形夹具92的上部并与之铰接。
[0041] 矩形纯弯曲试验梁8,其顶面中心处由压件7压制；机架下层12表面固定有两个 铰接座121，矩形纯弯曲试验梁8底面的两端分别铰接在两个铰接座121。
[0042] 对于压件7,压件7的两端均设置有向下突出并且将压力一分为二的压块71，两个 压块压71在矩形纯弯曲试验梁8的顶面，并且两个压块71在矩形纯弯曲试验梁8的顶面 的压点关于矩形纯弯曲试验梁8的顶面对称。
[0043] 多个电阻应变片100,粘贴在受偏心压缩立柱2、悬臂等强度梁3、矩形纯弯曲试验 梁8对应的待测点位置。
[0044] 本发明，材料力学联动试验台，与传统的材料力学实验相比，材料力学联动试验 台，可以将原先分为几个单元的实验项目，在一次实验完成，大大提高工作效率，同时也对 材料力学理论与实验有机的串联，促进大学生对材料力学理论知识的巩固，和提高动手动 脑解决工程实际问题的能力。
[0045] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的 人士能够了解本
【发明内容】
并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种材料力学联动试验台，其特征在于，包括： 机架； 底部固定在机架并且坚直设置的受偏心压缩立柱； 一端固定在受偏心压缩立柱并且横向设置的悬臂等强度梁，所述悬臂等强度梁等宽 度，所述悬臂等强度梁的顶边以及底边，其中一边为直边，另一边呈抛物线； 固定在机架的蜗轮增力机构，旋转其手柄升降其坚直设置的丝杆，并且所述丝杆穿过 所述机架，所述丝杆顶端固定力传感器，底端固定压件； 坚直设置的拉伸杆件，其底端与所述力传感器的顶部铰接，顶端与所述悬臂等强度梁 伸展出的一端铰接，所述底端、所述顶端的铰接均使得所述拉伸杆件在位于于所述悬臂等 强度梁所在平面转动； 矩形纯弯曲试验梁，其顶面中心处由所述压件施力压制； 多个电阻应变片，粘贴设置在所述受偏心压缩立柱、所述悬臂等强度梁、所述矩形纯弯 曲试验梁的待测点位置。
2. 根据权利要求1所述的材料力学联动试验台，其特征在于，所述悬臂等强度梁的顶 面为矩形平面，侧面为平面，底面为曲面，所述悬臂等强度梁的顶边平行设置，其底边呈抛 物线。
3. 根据权利要求2所述的材料力学联动试验台，其特征在于，所述悬臂等强度梁的高 度由固定在所述受偏心压缩立柱的一端向铰接在拉伸杆件的一端逐渐减小。
4. 根据权利要求1所述的材料力学联动试验台，其特征在于，设置第一凹形夹具、第 二凹形夹具，所述悬臂等强度梁伸展出的一端插入所述第一凹形夹具的上部并与之铰接， 所述拉伸杆件的顶端插入所述第一凹形夹具的下部并与之铰接，所述力传感器的顶部固定 在所述第二凹形夹具的底部，所述拉伸杆件的底端插入所述第二凹形夹具的上部并与之铰 接。
5. 根据权利要求1所述的材料力学联动试验台，其特征在于，所述压件的两端均设置 有向下突出并将压力一分为二的压块，所述两个压块压在所述矩形纯弯曲试验梁的顶面， 并且两个压块在所述矩形纯弯曲试验梁的顶面的压点关于所述矩形纯弯曲试验梁的顶面 对称。
6. 根据权利要求1所述的材料力学联动试验台，其特征在于，所述机架设置有两层平 行层即机架上层、机架下层，所述蜗轮增力机构固定在所述机架上层表面，所述机架下层表 面固定有两个铰接座，所述矩形纯弯曲试验梁底面的两端分别铰接在两个铰接座。
【文档编号】G01N3/02GK104374634SQ201410628488
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】张念生, 卢响, 姜超, 龚志文, 许伟, 蔡联合, 陈晓辉, 周钊, 尹成龙, 朱梅 申请人:安徽农业大学