一种测量应力和应变的装置的制造方法
【专利摘要】一种测量应力和应变的装置，包括受力装置，受力装置由主容器、活塞杆、压缩弹簧及连接臂构成；主容器为筒状，主容器的内腔充满液体，活塞杆的活塞端设置在主容器内，活塞杆的活塞端与主容器密封配合，压缩弹簧设置在主容器的内腔与活塞杆之间，主容器的前端与连接臂的前端连接；还包括放大装置，放大装置的结构为：包括两个筒状的副容器，两个副容器的进液端通过三通管与主容器的出液端连接，两个副容器上均设有刻度尺。本实用新型既可以测量应变，也可以测量应力，能精确反映力的大小和应变量，还有造价低廉、成本低、结构简单的优点。
【专利说明】
一种测量应力和应变的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种教学用具，尤其是一种测量应力和应变的装置。
【背景技术】
[0002]力学是一门独立的基础学科，是有关力、运动和介质(固体、液体、气体是撒旦和等离子体)，宏、细、微观力学性质的学科，研究以机械运动为主，及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。力学是一门基础学科，同时又是一门技术学科。它研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可区分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题;运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。现代的力学实验设备，诸如大型的风洞、水洞，它们的建立和使用本身就是一个综合性的科学技术项目，需要多工种、多学科的协作。
[0003]力学作为工科基础学科，几乎所有工科院系都开设了这门课程。但是目前市场上并没有相对应的教具，而且理论力学课程比较枯燥难懂，没有教具的辅助更是难上加难。
【发明内容】
[0004]本实用新型提出一种测量应力和应变的装置，反应了理论力学最核心的问题即力的大小与力的方向，具有推广意义。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案:一种测量应力和应变的装置，包括受力装置，受力装置由主容器、活塞杆、压缩弹簧及连接臂构成;主容器为筒状，主容器的内腔充满液体，活塞杆的活塞端设置在主容器内，活塞杆的活塞端与主容器密封配合，压缩弹簧设置在主容器的内腔与活塞杆之间，主容器的前端与连接臂的前端连接;其特征在于:还包括放大装置，放大装置的结构为:包括两个筒状的副容器，两个副容器的进液端通过三通管与主容器的出液端连接，两个副容器上均设有刻度尺。
[0006]有益效果:1.受力装置和放大装置能将压缩弹簧伸缩量放大;利用主容器和副容器的直径差和液体体积不变原则，将液面高度差放大，反映出力的精确变化;2.两个副容器组合在一起使用，能进一步地提高了测量精度;3.本实用新型既可以测量应变，也可以测量应力，能精确反映力的大小和应变量，还有造价低廉、成本低、结构简单的优点。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的结构不意图。
【具体实施方式】
[0008]胡克定律(Hooke’slaw)，又译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为:固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料。胡克定律的表达式为F=k.x或AF=k.Δχ，其中k是常数，是物体的劲度(倔强)系数。在国际单位制中，F的单位是牛，X的单位是米，它是形变量(弹性形变)，k的单位是牛/米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。
[0009]根据胡克定律设计出一种测量应力和应变的装置，包括受力装置，受力装置由主容器1、活塞杆2、压缩弹簧3及连接臂4构成;主容器I为筒状，主容器I的内腔充满液体，活塞杆2的活塞端设置在主容器I内，活塞杆2的活塞端与主容器I密封配合，压缩弹簧3设置在主容器I的内腔与活塞杆2之间，主容器I的前端与连接臂4的前端连接;还包括放大装置，放大装置的结构为:包括两个筒状的副容器5，两个副容器5呈对称设置，两个副容器5的进液端通过三通管6与主容器I的出液端连接，两个副容器5上均设有刻度尺7;所述活塞杆2的外端与受力主体的一端面连接，即活塞杆2的外端上设有连接孔201;所述连接臂4的尾端与固定支座的一端面连接，即连接臂4的尾端上设有连接孔401。
[0010]在工作原理方面，由于在受力的杆件上硬质弹簧受压形变较小，难以直观的向我们展示出力的大小，我们即采用了放大原理，将无受力的硬质弹簧两端固定在30ml的注射器里，主容器中注满水并排除装置中的气泡以保证精确度，然后再将主容器的导出端与放大装置相连接，放大装置附带了一个简单的由刻度尺改装的测力计，我们通过两部分装置排除和进入水的体积相同，经过一系列的换算，把改装测力计给予重新的力的刻度和量程，实验过程中，我们只需要记录副容器中初始的液面高度就可以直接读出受力杆件的受力大小，更加直观和方便。实验过程中比较重要的一点就是要保证放大装置的水平度，越水平，实验结果越精确。既可以测量应变也可以测量应力。
[0011 ]运动分析及计算:1.采用1.5WN每米的压缩弹簧，采用1.5WN每米的弹簧，主容器为I cm/1.5ml，副容器为I cm/0.1ml将读数放大15倍，主容器行程为1mm，副容器行程为15cm，测力范围为O?150N，当活塞杆承受100N的力时，活塞杆下降0.7mm，将主容器中的液体压入1.5ml至副容器中，主容器内的液面下降0.6mm，副容器内的液面上升70.7mm;副容器上的测力计(刻度尺)读数为70.7N，应变计读数为0.6mm，从而得出杆件变形量为0.6mm。
[0012]本实用新型主要设计创新点是力学放大器，将微小的弹簧伸缩量放大，提高了精度，造价低廉，而且不改变结构。利用容器直径差，和液体体积不变原则，将液面高度差放大，反映出力的精确变化。
【主权项】
1.一种测量应力和应变的装置，包括受力装置，受力装置由主容器、活塞杆、压缩弹簧及连接臂构成；主容器为筒状，主容器的内腔充满液体，活塞杆的活塞端设置在主容器内，活塞杆的活塞端与主容器密封配合，压缩弹簧设置在主容器的内腔与活塞杆之间，主容器的前端与连接臂的前端连接;其特征在于:还包括放大装置，放大装置的结构为:包括两个筒状的副容器，两个副容器的进液端通过三通管与主容器的出液端连接，两个副容器上均设有刻度尺。
【文档编号】G09B23/10GK205719102SQ201620620753
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】梅华平, 徐刚, 王, 王一
【申请人】湖北工程学院