[发明专利]多功能实验装置及实验方法

说明书

本发明适用于材料力学实验领域，提供了一种多功能实验装置及实验方法，该实验装置包括：支撑架，实验梁，竖直移动组件，加载砝码组件及百分表组件组成，通过上述实验装置可以完成材料力学的四个实验，即力法解超静定实验、梁的弯曲变形实验、功的互等定理实验、叠加原理实验，可以节约教学成本及节省实验器材所占空间。

技术领域

本发明属于材料力学实验领域，提供了一种多功能实验装置及实验方法。

背景技术

现有的材料力学力法解超静定实验、梁的弯曲变形实验、功的互等定理实验、叠加原理实验都是通过独立的实验装置进行实验内容，完成上述四个实验需要配备四台实验设备，占用学校大量空间的同时，增加学校的财政支出。

发明内容

本发明实施例提供一种多功能实验装置，旨在提供一种结构简单且多功能的实验装置，在同一实验装置上实现力法解超静定实验、梁的弯曲变形实验、功的互等定理实验、叠加原理实验的操作。

本发明是这样实现的，一种多功能实验装置，所述装置包括：

支撑架，由两相互平行的横梁、及两相互平行的纵梁组成，顶部的横梁上设有第一导槽；

实验梁，设于两横梁所在平面，一端垂直固定于第一纵梁，另一端为自由端，实验梁上贴有电阻应变片；

竖直移动组件，包括：设于实验梁自由端底部的竖直移动件、及设于竖直移动件与第二纵梁之间连接板，连接板的一侧与竖直移动件滑动连接，竖直移动件的顶部固定有力传感器，底部设有旋转手轮，连接板的另一侧与第二纵梁固定连接，在连接板的底部沿竖直移动件的延伸方向设有底板，底板与旋转手轮螺纹连接，在竖直移动件及连接板的竖直平面内分别刻有标线及与标线相匹配的刻度；

加载砝码组件，包括：两个用于固定加载砝码的砝码支撑杆，及分别设于两砝码支撑杆底部的两砝码支撑板，砝码支撑板均平行于纵梁设置，在没有加载砝码时，砝码支撑板的底部与实验梁的顶部刚好接触，两砝码支撑杆的顶部分别通过滑块与顶部横梁上的第一导槽滑动连接，砝码支撑杆与滑块中心孔为间隙配合；

百分表组件，该百分表固定组件设于实验梁与底部横梁之间，包括：两个百分表，设于两百分表与实验梁之间的百分表托杆，在百分表托杆上设有第二导槽，第二导槽及百分表托杆均平行于横梁设置，及套设在百分表托杆侧端且与百分表托杆滑动连接的两U型导向套，及分别穿过两U型导向套及第二导槽的两连测量杆，两测量杆的一端均固定百分表，另一端均与实验梁的底部接触。

进一步的，加载砝码组件包括：设于第一导槽一侧的条形槽，条形槽平行横梁设置，及穿过条形槽与两滑块固定连接两螺杆，及与两螺杆相匹配的两螺帽。

进一步的，百分表组件包括：设于两U导向套上的两螺纹通孔，及与两螺纹通孔配合的两螺钉。

进一步的，竖直移动件为燕尾滑块，连接板的侧壁设有与燕尾滑块相配合的燕尾滑槽。

本发明实施例提供一种基于多功能实验装置的力法解超静定实验方法，所述方法包括如下步骤：

S11、通过旋转手轮调节竖直移动件在竖直方向的位置，使得竖直移动件的标线对准连接块上的零刻度线，此时，竖直移动件顶部的力传感器与实验梁的底部接触；

S12、将一个砝码支撑杆固定在任一位置，向砝码支撑杆上等量逐级增加砝码，每增加一次砝码都要依次执行步骤S13、步骤S14、及步骤S15；

S13、记录力传感器的读数N_1n；

S14、通过旋转手轮使得竖直移动件下移，直至竖直移动件顶端的力传感器与实验梁的自由端分离，实验梁变成静定悬臂梁；

S15、通过旋转手轮使得竖直移动件上移，上移至竖直移动件的标线对准连接板上的零刻度线，记录此时力传感器的读数N_2n；