[發明專利]一種單向支座剪力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201010160564.3
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101819075A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 王進廷;汪強;彭曉蘭;金峰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01L1/04
• 分類號: G01L1/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于，兩根平行的線性滑軌(4)固 定在底板(2)上，滑塊(3)固定在頂板(1)的背面，且滑塊(3)與線性滑軌 (4)配合，使頂板(1)沿線性滑軌(4)做水平運動，以去掉水平方向的單向 約束；承力鋼板(5)豎直固定在底板(2)上，且線性滑軌(4)與承力鋼板(5) 垂直；金屬棒(6)水平安裝，金屬棒(6)的兩端分別與頂板(1)側面、承力 鋼板(5)連接，頂板(1)沿線性滑軌(4)水平運動，通過測量金屬棒(6)的 應變，計算出金屬棒(6)的軸力求得支座剪力；加速度計(8)置于與安裝金屬 棒(6)的頂板側面相對的側面；金屬棒(6)的中部貼有應變片(7)，應變信號 通過導線傳入數據采集系統。

2.一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于：兩根平行的線性滑軌(4)固 定在底板(2)上，滑塊(3)固定在頂板(1)的背面，且滑塊(3)與線性滑軌 (4)配合，使頂板(1)沿線性滑軌(4)做水平運動；承力鋼板(5)為倒置的 “L”形，豎直固定在底板(2)上，且線性滑軌(4)與承力鋼板(5)垂直；金 屬棒(6)采用豎直安裝方式，頂板(1)靠近承力鋼板(5)的一側設置兩個不 完整的圓形孔洞，所述不完整的圓形孔洞的圓心角大于180°且小于330°，同時 所述不完整的圓形孔洞的半徑等于所述金屬棒(6)的半徑；金屬棒(6)穿過頂 板(1)上的孔洞，其上端與承力鋼板(5)固定連接，下端與底板(2)固定連 接；金屬棒(6)的中部一部分位于頂板(1)的不完整圓形孔洞內，另一部分凸 出，在金屬棒(6)凸出的部分粘貼應變片(7)；頂板(1)沿線性滑軌(4)水 平運動，通過測量金屬棒(6)的應變，計算出金屬棒(6)的剪力求得支座剪力。

3.一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于：兩根平行的線性滑軌(4)固 定在底板(2)上，滑塊(3)固定在頂板(1)的背面，且滑塊(3)與線性滑軌 (4)配合，使頂板(1)沿線性滑軌(4)做水平運動；金屬棒(6)豎直安裝， 金屬棒(6)的上端固定在頂板(1)的下表面，下端固定在底板(2)的上表面， 應變片(7)貼在金屬棒(6)的底部形變最大處；頂板(1)沿線性滑軌(4)水 平運動，通過測量金屬棒(6)的應變，計算出金屬棒(6)的剪力求得支座剪力。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于： 所述頂板(1)與底板(2)之間還采用滾珠或滑移支座方式代替滑軌方式，從而 去掉頂板(1)在水平方向的單向約束。

5.根據權利要求2所述的一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于：所述頂 板(1)上不完整圓形孔洞的圓心角為240°-300°。

6.根據權利要求1所述的一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于：所述金 屬棒(6)使用的材料為鋁合金、鈦合金、銅合金、普通碳素鋼或合金鋼。

7.一種使用權利要求1所述的單向支座剪力測量裝置進行單向支座剪力測量 的方法，其特征在于，包括以下步驟：

將所述單向支座剪力測量裝置安裝在待測模型和支座之間，待測模型固定于 頂板(1)上，底板(2)固定于支座上；

通過應變片(7)測出金屬棒(6)的形變量ε₁，通過加速度計測出頂板(1) 的加速度α，測量金屬棒(6)的橫截面積A和頂板(1)的質量m；

通過公式F_剪1＝EAε₁+ma+μmg，即可得到單向支座剪力F_剪1，其中E為金屬棒 (6)的彈性模量，μ為滑塊(3)與線性滑軌(4)之間的摩擦系數。

8.一種使用權利要求2或3所述的單向支座剪力測量裝置進行單向支座剪力 測量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

安裝金屬棒(6)；

通過應變片(7)測出金屬棒(6)的形變量ε₂，通過加速度計測出頂板(1) 的加速度α，測量金屬棒(6)的橫截面積A、長度l、直徑d和頂板(1)的質量 m；

通過公式即可得到單向支座剪力F_剪2，其中E為金屬 棒(6)的彈性模量，μ為滑塊(3)與線性滑軌(4)之間的摩擦系數。