本实用新型涉及一种机械课程教学演示装置，具体涉及一种带预紧U形卡的螺栓拉伸和弯剪形变模拟放大展示装置。
背景技术：
螺栓连接是机械连接中的一种基本形式，是机械设计课程的基础知识。实际教学过程中，由于螺栓的受力变形过程相对复杂，教师一般采用理论讲解方式进行教学，非常抽象，学生理解困难。
此外，在生产生活中，螺栓连接应用广泛。螺栓连接的紧固过程中，安装人员对于螺栓受力情况不了解，仅凭经验，安装过紧或过松。
鉴于此，有必要通过实验装置展示螺栓受拉伸或弯剪时的变形情况，以帮助学生或操作人员理解。特别地，实验装置能够形象展示在不同受力情况下螺栓变形的不同、不同弹性模量的螺栓受力变形情况的不同。
技术实现要素：
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种带预紧U形卡的螺栓拉伸和弯剪形变模拟放大展示装置。
技术方案如下：
一种带预紧U形卡的螺栓拉伸和弯剪形变模拟放大展示装置，包括承压座、施压座和弹性变形体，其关键在于，所述承压座上设有所述施压座，所述承压座上设有下通孔，所述施压座上设有与之相应的上通孔，所述下通孔和所述上通孔连通形成贯通孔，所述弹性变形体穿设在所述贯通孔内，所述固定杆的自由端伸出所述贯通孔后分别卡设有至少一个U形卡，所述固定杆上设有U形卡防松脱件，最外侧的所述U形卡抵紧在对应的U形卡防松脱件上。采用该设计，其优点在于弹性变形体能够放大模拟螺栓在拉伸或者弯剪情况下的变形，同时添加或减少U形卡能够调节螺栓连接的模拟装置的松紧度，以使弹性变形体位于承压座和施压座的连接位置处，较好地受力并发生形变。
作为优选技术方案，上述U形卡防松脱件为插销，所述固定杆的自由端设有插孔，所述插销插设在对应所述插孔内。采用该设计，其优点在于采用简易结构即可防止U形卡松脱。
作为优选技术方案，上述U形卡防松脱件为锁紧凸头，所述固定杆的自由端设有所述锁紧凸头。采用该设计，其优点在于能够模拟螺栓的头部和螺杆这一结构特征。
作为优选技术方案，上述固定杆上设有外螺纹，所述锁紧凸头螺纹装配在所述固定杆上。采用该设计，其优点在于视觉上模拟螺栓连接的结构，更具真实感。
作为优选技术方案，上述弹性变形体为弹簧，该弹簧的两端轴向插设有所述固定杆。采用该设计，其优点在于弹簧在受力情况下形变明显，易于放大展示螺栓在受力时的形变情况。
作为优选技术方案，上述承压座截面为“工”字形，包括水平设置的下底板和上托板，所述下底板和上托板之间通过竖向设置的支撑板连接，所述施压座截面为倒“T”形，包括水平设置的承托板，该承托板上竖向设置有施压板，所述上托板和承托板相贴合，所述上托板上设有所述下通孔，所述承托板上设有所述上通孔。采用该设计，其优点在于整个装置放置稳定，方便实验操作时施加拉力和剪切力。
作为优选技术方案，上述上托板和所述承托板的材质均为透明高分子板材。采用该设计，其优点在于透明材料允许观察者肉眼观察弹性变形体受力时的形变。
作为优选技术方案，上述上托板和所述承托板为亚克力板。采用该设计，其优点在于亚克力板重量轻，刚度高，且透明度高，方便实验操作和观察。
作为优选技术方案，上述U形卡的厚度为1cm、5mm、2mm、1mm、0.5mm或0.2mm。采用该设计，其优点在于通过选用合适厚度的U形卡预紧调节螺栓连接的松紧度，同时方便比较相同预紧条件下不同力的大小作用时螺栓的变形情况。
有益效果：采用本实用新型的有益效果是能够使用简单的结构设计模拟螺栓受到拉伸和弯剪力时的变形情况，且相对于常见螺栓，弹性变形体在受力时变形较为明显，能够放大展示受力时的形变；同时，使用不同厚度的所述U形卡作为预紧调节装置，可根据需要调节连接的松紧度；其次，在比较不同大小的力作用下螺栓形变情况时，具有一定厚度规格的U形卡具有计量作用，方便控制初始预紧程度处于同一水平；再次，弹性变形体两端均设有固定杆和U形卡防松脱件，能够完整模拟螺栓连接结构，能够在两端增加或移除U形卡，使得承压座和所述施压座的贴合面处于弹性变形体的中间位置，防止跑偏，使弹性变形体对施加的拉力和剪切力产生灵敏响应，以形变的形式反应出来。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为U形卡和固定杆的装配示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所示，一种带预紧U形卡的螺栓拉伸和弯剪形变模拟放大展示装置，包括承压座1、施压座2和弹性变形体3，所述承压座1上设有所述施压座2，所述承压座1上设有下通孔4a，所述施压座2上设有与之相应的上通孔4b，所述下通孔4a和所述上通孔4b组成贯通孔4，所述弹性变形体3穿过所述贯通孔4，该弹性变形体3的两端沿其长度方向分别设有固定杆5，所述固定杆5的自由端伸出所述贯通孔4后分别卡设有至少一个U形卡6，所述固定杆5上设有U形卡防松脱件7，最外侧的所述U形卡6抵紧在对应的U形卡防松脱件7上。
所述U形卡6的厚度为1cm、5mm、2mm、1mm、0.5mm或0.2mm。通过选用合适数量和厚度的所述U形卡组合，调节所述承压座1和所述施压座2连接的松紧度到合适程度。
所述弹性变形体3一端的U形卡防松脱件7为插销，所述固定杆5的自由端设有插孔，所述插销插设在对应所述插孔内；所述弹性变形体3另一端的U形卡防松脱件7为锁紧凸头8，所述固定杆5的自由端设有所述锁紧凸头8，所述固定杆5上设有外螺纹，所述锁紧凸头8通过螺纹装配在所述固定杆5上，所述弹性变形体3为弹簧，该弹簧的两端分别轴向设置有所述固定杆5，所述弹簧的内圈套箍在对应的所述固定杆5上，所述弹性变形体3和其两端的固定杆共同构成螺栓的模拟件。
本实施例中，所述承压座1截面为“工”字形，包括水平设置的下底板1a和上托板1b，所述下底板1a和上托板1b之间通过竖向设置的支撑板1c连接，所述施压座2截面为倒“T”形，包括水平设置的承托板2a和竖向设置的施压板2b，所述上托板1b和所述承托板2a相贴合，所述上托板1b和承托板2a之间设有贯穿孔4，所述弹性变形体3通过所述贯穿孔4。所述贯穿孔4远离所述支撑板1c，偏向所述上托板1b的边缘，这样在所述上托板1b的下方形成一定的让位空间，有利于上托板1b受力发生形变，从而传导至所述弹性变形体3。
所述上托板1b和所述承托板2a的材质均为透明亚克力板。
实验装置组合好后，通过选择合适厚度和数量的所述U形卡6，调节所述上托板1b和所述承托板2a的连接紧固度，避免因为重力原因导致连接松动或错位。这一过程中需要注意，在两端所述固定杆5上添加或减少所述U形卡6，调节以使所述上托板1b和所述承托板2a的平面位于弹簧的中间位置。然后，将所述下底板1a固定，拉动所述施压板2b使所述施压座2远离所述承压座1，从而模拟螺栓受拉伸作用力，此时可以观察弹簧拉伸变形情况。下压所述施压板2b使所述上托板1b和所述承托板2a发生弯曲，从而模拟螺栓受弯剪力的作用，即可观察弹簧的弯曲变形。
若比较不同作用力条件下弹簧的变形情况，则只需选用同样的所述U形卡6组合方案，控制初始预紧度相同，施加不同大小的力，即可观察和比较所述弹簧的变形程度。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。