一种轴向拉压杆内力教学用具的制作方法

本实用新型属于土木工程专业材料力学教学领域，具体涉及一种轴向拉压杆内力教学用具。

背景技术：

面向土木工程二级学科下的建筑施工技术、道路与桥梁工程、轨道交通技术三个专业的高职学生开设的“建筑力学”、“土木工程力学”课程中，轴向拉压杆内力——轴力计算是一项重要内容。正确计算轴力必须先能准确判断轴力的正、负值，熟练掌握、应用轴力正负规定。学生在学习轴力正负规定时，由于缺乏想象力，不能判断轴力由哪些位置上的外力引起，也不能联系截面和轴向外力方向相对关系来判断轴力的正负，严重影响教学效果。

现有技术公开了材料力学实验多种变形一次测定装置(刘素梅等，2014，公开号cn103884589a)包括底座，受拉伸杆件，受压缩杆件，受偏心压缩杆件，受偏心拉伸杆件，力传感器，涡轮增力机构装置，在以上各杆件的测点上贴有电阻应变片。电阻应变仪连接电阻应变片后可测量荷载下的应变，但其结构复杂。

当前讲授轴力正负判定时，常借助于幻灯片上展现截面一侧的杆件的平面图形来解释轴力的正负规定，但对于绝大多数学生来说，难以形成直观、准确的认识。因此，仍缺少一种结构简单，成本低，且有助于理解轴向拉压杆内力的教学用具。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单，成本低，且有助于理解轴向拉压杆内力的教学用具。

具体地，本实用新型的技术方案为:

一种轴向拉压杆内力教学用具，至少包括一个长方体1、两个箭头状板条2；所述箭头状板条可与长方体长轴两端连接；所述长方体长度方向、侧面1/2高度处固定连接有与长方体长度相等的长软磁片4，所述长软磁片中间位置垂直设置有与长方体的高度相等的短软磁片5。

进一步地，所述箭头状板条由箭头状软磁片和长方形板条组成。

进一步地，与连接有长软磁片侧面相对的长方体侧面设置有凹槽，箭头状板条2可放置于凹槽内并在凹槽内自由滑动。

进一步地，所述凹槽与长方体固定连接，所述凹槽沿长方体长度方向设置，且与长方体长度相等。

进一步地，所述凹槽为箭头状凹槽7，向长方体内部凹陷形成，可用于放置箭头状板条2。

进一步地，所述箭头状凹槽的周边位置设置有凹口8，便于取拿箭头状板条。

进一步地，所述长方体沿长轴方向的中心位置设置有通孔9；所述通孔呈长方形，用于收纳箭头状板条；所述通孔两端分别设置有凹型挡块10，凹型挡块10与通孔9连接的一侧设置有通孔高度相等的挡块凹槽11，可插入至少一个箭头状板条后端3，凹型挡块10与通孔9配合后的长度与长方体1的长度相等。

进一步地，所述长方体的设置有凹型挡块10的侧面还设置有长方形凹槽12，所述长方形凹槽12的高、宽分别于与箭头状板条后端3的宽、厚相等，用于使用时插入并固定箭头状板条；所述长方形凹槽12设置于凹型挡板10下方。

进一步地，所述凹型挡块10远离通孔9的一侧设置有挡板外凹槽，用于使用时插入并固定箭头状板条；所述挡块外凹槽与挡块凹槽11开口方向相反。

进一步地，所述长方体为epe珍珠棉板。

本实用新型具有以下果：(1)有助于学生通过实物模型掌握轴力正负规定的知识。(2)体积小、重量轻、成本低、结构简单，易于制作等。

附图说明

图1：长方体结构示意图；

图2：箭头状板条结构示意图；

图3：长、短软磁片与长方体结合状态示意图；

图4：本实用新型实施例3结构示意图；

图5：本实用新型实施例2结构示意图；

图6：本实用新型实施例5结构剖视图；

图7：本实用新型实施例4使用状态参考图。

图中所示编号代表如下结构：

1、长方体2、箭头状板条3、箭头状板条后端4、长软磁片5、短软磁片6、中空柱状体7、箭头状凹槽8、凹口9、通孔10、凹型挡块11、挡块凹槽12、插槽

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、7

一种轴向拉压杆内力教学用具，包括一个长方体1、两个箭头状板条2；所述箭头状板条2可与长方体长轴两端连接，连接方式可为固定连接或可拆卸连接，优选地，连接方式为插入式连接，长方体的两端设有插槽12，箭头状板条后端3可插入插槽12中，二者相配合。所述长方体长度方向、侧面1/2高度处固定连接有与长方体长度相等的长软磁片4，所述长软磁片中间位置垂直设置有与长方体的高度相等的短软磁片5。优选地，所述长方体1为epe珍珠棉板。

使用时，将两个箭头状板条2分别与长方体两侧的插槽12相配合，两个箭头状板条分别为黄色、绿色；长软磁片4为蓝色，短软磁片5为红色，箭头状板条与长软磁片轴线在同一条直线上，长方体1代表轴向拉压杆，蓝色长软磁片代表杆轴线，红色短软磁片代表截面，绿色和黄色箭头状板条代表作用线与杆轴线重合的轴向外力。绿色箭头状软磁片的箭头方向背离红色短软磁片5，代表该轴向外力为拉力，并引起截面上产生正的轴力；黄色箭头状板条的箭头方向指向红色短软磁片，代表该轴向外力为压力，并引起截面上产生负的轴力。

轴向拉压杆内力教学用具能够演示轴力正负规定：拉力为正，压力为负，将背离截面和指向截面的轴向外力同时显示出来，可供学生通过观察、触摸、思考、验证等多途径认识和掌握轴力正负规定。

实施例2：参考图4

本实施例与实施例1的区别在于：长方体1上与设置有长软磁条相对的侧面设置有箭头状凹槽7，用于收纳箭头状板条。优选地，所述箭头状凹槽7的周边位置设置有凹口8，便于取拿箭头状板条。其使用方法同实施例1，使用完毕后，可以将箭头状板条2与长方体1分离，并将箭头状板条2放置于箭头状凹槽7内。

实施例3：参考图5

本实施例与实施例1的区别在于：长方体1上与设置有长软磁条相对的侧面设置有凹槽，优选地，所述凹槽为中空柱状体6，沿长方体长度方向设置，且与长方体长度相等，箭头状板条2可以沿中空柱状体6的长轴方向放置于中空柱状体内，并可在中空柱状体内滑动。

使用方法与实施例1的不同之处在于，使用过程中，中空柱状体内可以放置有除与长方体1两端连接的箭头状板条外的其他箭头状板条，可通过调整箭头状板条与中空柱状体6的相对滑动位置，演示更复杂的轴向外力组合，加深学生对轴力正负规定的理解。使用完毕后，可以将箭头状板条收纳于中空柱状体6内。

实施例4：参考图7

本实施例与实施例3的区别在于：所述凹槽为近似凸形，由长方体侧面向内凹陷形成。使用方法同实施例3。

实施例5：参考图6

本实施例与实施例1的区别在于：所述长方体沿长轴方向的中心位置设置有通孔9；所述通孔呈长方形，用于收纳箭头状板条；所述通孔两端分别设置有凹型挡块10，凹型挡块10与通孔9连接的一侧设置有通孔高度相等的挡块凹槽11，可插入至少一个箭头状板条后端3，凹型挡块10与通孔9配合后的长度与长方体1的长度相等，插槽12设置于凹型挡块10下方。插槽12的高、宽分别于与箭头状板条后端3的宽、厚相等。

箭头状板条2收纳于通孔9内，使用时，取下凹型挡块10，取出箭头状板条，将箭头状板条与插槽12相配合。同时，也可将其余箭头状板条放置于通孔9内，通过调整箭头状板条与通孔9的相对位置，演示更复杂的轴向外力组合，加深学生对轴力正负规定的理解。使用完毕后，将箭头状板条与挡块凹槽11相配合，再将箭头状板条的另一端放入通孔9内，直至凹型挡块10与通孔相配合。将箭头状板条先与挡块凹槽配合后再放入通孔9中，取下凹型挡块时，箭头状板条随凹型挡块一起运动，移出通孔，便于取拿。

优选地，所述凹型挡块10远离通孔9的一侧设置有挡块外凹槽，用于使用时插入并固定箭头状板条；所述挡块外凹槽与挡块凹槽11开口方向相反。所述挡块外凹槽功能相当于插槽12，因此，优选实施方案中可不在长方体的两端设置卡槽。

使用时，取下凹型挡块，取出箭头状板条，仅需使用两个箭头时，可将凹型挡块10与通孔9相配合，将箭头状板条插入挡块外凹槽内，演示轴力正负规定。若进行复杂的轴向外力组合演示时，直接将箭头状板条放置于通孔9内，调整箭头状板条与通孔9的相对位置，进行复杂的轴向外力组合演示。

使用完毕后，将箭头状板条与挡块凹槽11相配合，再将箭头状板条的另一端放入通孔9内，直至凹型挡块10与通孔相配合。

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，在不脱离本发明构思的前提下，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。