[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

技術領域

本發明涉及剪力測量裝置，具體的說是涉及一種能測量動力過程中固端支座 或鉸接支座處單向支座剪力的測量裝置，以及利用該裝置進行單向支座剪力測量 的方法。

背景技術

近年來，實時耦聯動力試驗方法得到了快速發展。實時耦聯動力試驗方法是 一種新型結構動力試驗方法，測量支座處水平剪力是這種實驗方法常用的一項技 術要求。目前，公知的測量支座剪力的方法是應變測量法。該方法僅適用于支座 處局部應變便于測得的彈性桿件結構，測量器材包括：頂部荷載施加裝置、金屬 應變片、導線、數據采集終端。金屬應變片貼在支座處桿件的兩側，用導線連接 到數據采集終端。當結構在動力荷載作用下發生變形，金屬應變片測出支座處的 局部應力，傳給數據采集終端。采集若干組數據，擬合得出應力應變曲線。在實 際的試驗中測出應變，在該曲線上反求出應力，繼而算出支座剪力。

發明內容

為了克服現有的應變測量方法適用條件有限、標定過程太過繁瑣、工作量大 的不足，本發明專利提供一種單向支座剪力測量裝置。

本發明采用的第一種技術方案為：兩根平行的線性滑軌固定在底板上，滑塊 固定在頂板的背面，且滑塊與線性滑軌配合，使頂板沿線性滑軌做水平運動，以 去掉水平方向的單向約束；承力鋼板豎直固定在底板上，且線性滑軌與承力鋼板 垂直；金屬棒水平安裝，金屬棒的兩端分別與頂板側面、承力鋼板連接，頂板沿 線性滑軌水平運動，通過測量金屬棒的應變，計算出金屬棒的軸力求得支座剪力； 加速度計置于與安裝金屬棒的頂板側面相對的側面；金屬棒的中部貼有應變片， 應變信號通過導線傳入數據采集系統。

使用第一種技術方案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，包括以下步驟：

(1)將所述單向支座剪力測量裝置安裝在待測模型和原支座之間，待測模 型固定于頂板上，底板固定于原支座上；

(2)通過應變片測出金屬棒的形變量ε₁，通過加速度計測出頂板的加速度a， 測量金屬棒的橫截面積A和頂板的質量m；

(3)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 金屬棒的彈性模量，μ為滑塊與線性滑軌之間的摩擦系數。

本發明的第二種技術方案為：兩根平行的線性滑軌固定在底板上，滑塊固定 在頂板的背面，且滑塊與線性滑軌配合，使頂板沿線性滑軌做水平運動；承力鋼 板為倒置的“L”形，豎直固定在底板上，且線性滑軌與承力鋼板垂直；金屬棒 采用豎直安裝方式，頂板靠近承力鋼板的一側設置兩個不完整的圓形孔洞，所述 圓形孔洞的圓心角大于180°且小于330°，同時所述圓形孔洞的半徑等于所述金 屬棒的半徑；金屬棒穿過頂板上的孔洞，其上端與承力鋼板固定連接，下端與底 板固定連接；金屬棒的中部一部分位于頂板的不完整圓形孔洞內，另一部分凸出， 在金屬棒凸出的部分粘貼應變片；頂板沿線性滑軌水平運動，通過測量金屬棒的 應變，計算出金屬棒的剪力求得支座剪力。

所述頂板上不完整圓形孔洞的圓心角為240°-300°。

使用第二種技術方案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，包括以下步驟：

(1)按上述技術方案中的記載安裝金屬棒；

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

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

本發明的第三種技術方案為：兩根平行的線性滑軌固定在底板上，滑塊固定 在頂板的背面，且滑塊與線性滑軌配合，使頂板沿線性滑軌做水平運動；金屬棒 豎直安裝，金屬棒的上端固定在頂板的下表面，下端固定在底板的上表面，應變 片貼在金屬棒的底部形變最大處；頂板沿線性滑軌水平運動，通過測量金屬棒的 應變，計算出金屬棒的剪力求得支座剪力。

使用第三種技術方案所述的單向支座剪力測量裝置進行單向支座剪力測量 的方法與第二種技術方案的單向支座剪力測量方法相同

以上三種技術方案中，所述頂板與底板之間還采用滾珠或滑移支座方式代替 滑軌方式，從而去掉頂板在水平方向的單向約束。