[发明专利]一种力学演示装置

说明书

本方案公开了力学教具领域的一种力学演示装置，包括连接杆、连接件、受力部件和支座；所述支座上并排设有多个支板，支座的两侧设有滑杆，所述滑杆上设有滑轮，所述滑轮滑动连接在滑杆上；所述受力部件包括钢板和多个钢片，多个所述钢片均布在钢板上，且与钢板垂直，钢板上均布有通孔，所述通孔位于相邻钢片之间；所述连接件包括竖直杆和水平杆，竖直杆与水平杆铰接；所述连接杆和连接件均有两根，两根所述连接杆与竖直杆之间均可拆卸连接有所述钢板，两根所述水平杆之间可拆卸连接有钢板，所述连接杆远离钢板的一端可拆卸连接在支板上。本方案中的装置可在力学教学中生动直观的展现受力部件的力学形变状态，且简单便于组装拆卸。

技术领域

本发明涉及力学教具领域，特别涉及一种力学演示装置。

背景技术

结构力学是固体力学的一个分支，主要研究杆系结构在荷载和非荷载因素作用下产生的回应——内力和变形，以及结构的合理组成规律、结构动力特性和结构稳定性等力学问题。结构力学是土木工程、机械工程及相关专业的一门重要专业基础课，它既是前续数学力学课程的深化和延伸，又是后续专业课程的基础，因此在整个专业课程体系中占有重要地位。然而，当前结构力学课程只注重理论知识的学习，教师只注重定量分析而忽略了帮助学生建立感性的、定性的结构力学概念，导致多数学生在学习结构力学课程时感到枯燥乏味、抽象艰深，严重影响了教学效果和学习积极性。

前期，本申请人为解决上述问题，设计了一种定性力学演示装置，包括砝码、受力部件、连接件和支座；所述支座上并排设有多个支板；所述受力部件包括钢板和多个钢片，多个所述钢片均布在钢板上，且与钢板垂直；所述连接件包括竖直杆和水平杆，竖直杆与水平杆固定刚接连接，所述连接件有两根，两根水平杆之间可拆卸连接有钢板，所述竖直杆与支板可拆卸连接。该方案中的装置以课堂教学为背景，在教学中只需将拆卸下的零件拿出，放到讲台上进行组装，由于相邻所述钢片间均设有通孔，在不同位置挂上不同重量的砝码，钢板会弯曲，钢板弯曲会使得钢板受压侧的钢片密集、受拉侧的钢片稀疏，弯矩越大，刚片“密集”和“稀疏”的程度就越显著。这样，学生通过眼睛观察就可直观理解到受力部件受荷后的整体变形、钢板的变形、钢板的受拉受压侧，同时该装置方便拆卸、携带且操作简单。

但该方案装置在使用时，由于竖直杆刚度远远大于水平受力部件，仅适用于对实际工程中的梁构件的演示，无法对单层(或多层)屋架、刚架结构进行演示；另外，该方案中的装置只能研究竖向荷载作用的情况，不能研究水平荷载作用或竖向荷载与水平荷载同时作用的情况。

因此现亟需一种可直观观察研究多种工况下(包括竖向单独作用、水平单独作用、竖向和水平联合作用)多层多跨复杂结构受力特点和变形特点的便携式教具。

发明内容

本发明意在提供一种力学演示装置，以提供一种可对竖向和水平向受力情况进行观察研究的力学教具。

本方案中的一种力学演示装置，包括连接杆、连接件、受力部件和支座；所述支座上并排设有多个支板，支座的两侧设有滑杆，所述滑杆上设有滑轮，所述滑轮滑动连接在滑杆上；所述受力部件包括钢板和多个钢片，多个所述钢片均布在钢板上，且与钢板垂直，钢板上均布有通孔，所述通孔位于相邻钢片之间；所述连接件包括竖直杆和水平杆，竖直杆与水平杆铰接；所述连接杆和连接件均有两根，两根所述连接杆与竖直杆之间均可拆卸连接有所述钢板，两根所述水平杆之间可拆卸连接有钢板，所述连接杆远离钢板的一端可拆卸连接在支板上。