一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置的制造方法
【專利摘要】一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置，包括受力裝置，受力裝置由主容器、活塞桿、壓縮彈簧及連接臂構(gòu)成；主容器為筒狀，主容器的內(nèi)腔充滿液體，活塞桿的活塞端設(shè)置在主容器內(nèi)，活塞桿的活塞端與主容器密封配合，壓縮彈簧設(shè)置在主容器的內(nèi)腔與活塞桿之間，主容器的前端與連接臂的前端連接；還包括放大裝置，放大裝置的結(jié)構(gòu)為：包括兩個筒狀的副容器，兩個副容器的進液端通過三通管與主容器的出液端連接，兩個副容器上均設(shè)有刻度尺。本實用新型既可以測量應(yīng)變，也可以測量應(yīng)力，能精確反映力的大小和應(yīng)變量，還有造價低廉、成本低、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
【專利說明】
一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種教學(xué)用具，尤其是一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]力學(xué)是一門獨立的基礎(chǔ)學(xué)科，是有關(guān)力、運動和介質(zhì)(固體、液體、氣體是撒旦和等離子體)，宏、細、微觀力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科，研究以機械運動為主，及其同物理、化學(xué)、生物運動耦合的現(xiàn)象。力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，同時又是一門技術(shù)學(xué)科。它研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運動的關(guān)系。力學(xué)可區(qū)分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分，靜力學(xué)研究力的平衡或物體的靜止問題;運動學(xué)只考慮物體怎樣運動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學(xué)討論物體運動和所受力的關(guān)系?，F(xiàn)代的力學(xué)實驗設(shè)備，諸如大型的風(fēng)洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學(xué)技術(shù)項目，需要多工種、多學(xué)科的協(xié)作。
[0003]力學(xué)作為工科基礎(chǔ)學(xué)科，幾乎所有工科院系都開設(shè)了這門課程。但是目前市場上并沒有相對應(yīng)的教具，而且理論力學(xué)課程比較枯燥難懂，沒有教具的輔助更是難上加難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提出一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置，反應(yīng)了理論力學(xué)最核心的問題即力的大小與力的方向，具有推廣意義。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案:一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置，包括受力裝置，受力裝置由主容器、活塞桿、壓縮彈簧及連接臂構(gòu)成;主容器為筒狀，主容器的內(nèi)腔充滿液體，活塞桿的活塞端設(shè)置在主容器內(nèi)，活塞桿的活塞端與主容器密封配合，壓縮彈簧設(shè)置在主容器的內(nèi)腔與活塞桿之間，主容器的前端與連接臂的前端連接;其特征在于:還包括放大裝置，放大裝置的結(jié)構(gòu)為:包括兩個筒狀的副容器，兩個副容器的進液端通過三通管與主容器的出液端連接，兩個副容器上均設(shè)有刻度尺。
[0006]有益效果:1.受力裝置和放大裝置能將壓縮彈簧伸縮量放大;利用主容器和副容器的直徑差和液體體積不變原則，將液面高度差放大，反映出力的精確變化;2.兩個副容器組合在一起使用，能進一步地提高了測量精度;3.本實用新型既可以測量應(yīng)變，也可以測量應(yīng)力，能精確反映力的大小和應(yīng)變量，還有造價低廉、成本低、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
【附圖說明】

[0007]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實施方式】
[0008]胡克定律(Hooke’slaw)，又譯為虎克定律，是力學(xué)彈性理論中的一條基本定律，表述為:固體材料受力之后，材料中的應(yīng)力與應(yīng)變(單位變形量)之間成線性關(guān)系。滿足胡克定律的材料稱為線彈性或胡克型(英文Hookean)材料。胡克定律的表達式為F=k.x或AF=k.Δχ，其中k是常數(shù)，是物體的勁度(倔強)系數(shù)。在國際單位制中，F(xiàn)的單位是牛，X的單位是米，它是形變量(彈性形變)，k的單位是牛/米。倔強系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時的彈力。
[0009]根據(jù)胡克定律設(shè)計出一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置，包括受力裝置，受力裝置由主容器1、活塞桿2、壓縮彈簧3及連接臂4構(gòu)成;主容器I為筒狀，主容器I的內(nèi)腔充滿液體，活塞桿2的活塞端設(shè)置在主容器I內(nèi)，活塞桿2的活塞端與主容器I密封配合，壓縮彈簧3設(shè)置在主容器I的內(nèi)腔與活塞桿2之間，主容器I的前端與連接臂4的前端連接;還包括放大裝置，放大裝置的結(jié)構(gòu)為:包括兩個筒狀的副容器5，兩個副容器5呈對稱設(shè)置，兩個副容器5的進液端通過三通管6與主容器I的出液端連接，兩個副容器5上均設(shè)有刻度尺7;所述活塞桿2的外端與受力主體的一端面連接，即活塞桿2的外端上設(shè)有連接孔201;所述連接臂4的尾端與固定支座的一端面連接，即連接臂4的尾端上設(shè)有連接孔401。
[0010]在工作原理方面，由于在受力的桿件上硬質(zhì)彈簧受壓形變較小，難以直觀的向我們展示出力的大小，我們即采用了放大原理，將無受力的硬質(zhì)彈簧兩端固定在30ml的注射器里，主容器中注滿水并排除裝置中的氣泡以保證精確度，然后再將主容器的導(dǎo)出端與放大裝置相連接，放大裝置附帶了一個簡單的由刻度尺改裝的測力計，我們通過兩部分裝置排除和進入水的體積相同，經(jīng)過一系列的換算，把改裝測力計給予重新的力的刻度和量程，實驗過程中，我們只需要記錄副容器中初始的液面高度就可以直接讀出受力桿件的受力大小，更加直觀和方便。實驗過程中比較重要的一點就是要保證放大裝置的水平度，越水平，實驗結(jié)果越精確。既可以測量應(yīng)變也可以測量應(yīng)力。
[0011 ]運動分析及計算:1.采用1.5WN每米的壓縮彈簧，采用1.5WN每米的彈簧，主容器為I cm/1.5ml，副容器為I cm/0.1ml將讀數(shù)放大15倍，主容器行程為1mm，副容器行程為15cm，測力范圍為O?150N，當(dāng)活塞桿承受100N的力時，活塞桿下降0.7mm，將主容器中的液體壓入1.5ml至副容器中，主容器內(nèi)的液面下降0.6mm，副容器內(nèi)的液面上升70.7mm;副容器上的測力計(刻度尺)讀數(shù)為70.7N，應(yīng)變計讀數(shù)為0.6mm，從而得出桿件變形量為0.6mm。
[0012]本實用新型主要設(shè)計創(chuàng)新點是力學(xué)放大器，將微小的彈簧伸縮量放大，提高了精度，造價低廉，而且不改變結(jié)構(gòu)。利用容器直徑差，和液體體積不變原則，將液面高度差放大，反映出力的精確變化。
【主權(quán)項】
1.一種測量應(yīng)力和應(yīng)變的裝置，包括受力裝置，受力裝置由主容器、活塞桿、壓縮彈簧及連接臂構(gòu)成；主容器為筒狀，主容器的內(nèi)腔充滿液體，活塞桿的活塞端設(shè)置在主容器內(nèi)，活塞桿的活塞端與主容器密封配合，壓縮彈簧設(shè)置在主容器的內(nèi)腔與活塞桿之間，主容器的前端與連接臂的前端連接;其特征在于:還包括放大裝置，放大裝置的結(jié)構(gòu)為:包括兩個筒狀的副容器，兩個副容器的進液端通過三通管與主容器的出液端連接，兩個副容器上均設(shè)有刻度尺。
【文檔編號】G09B23/10GK205719102SQ201620620753
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】梅華平, 徐剛, 王, 王一
【申請人】湖北工程學(xué)院