[實用新型]一種穩定性力學實驗裝置

有效

• 申請號: 201120431422.6
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN202275541U
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 侯德門;王一兵;趙挺;殷民;劉光遠;黃鶯;徐志敏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本實用新型涉及力學實驗領域，特別涉及一種穩定性力學實驗裝置。

背景技術

目前現有的壓桿穩定性力學實驗方法和裝置，大都僅限于傳統的單根壓桿、施加軸向位移測定其臨界載荷，其力學模型單一、壓桿失穩突然性力學行為不能直觀展現、壓桿失穩對整個結構承載能力造成嚴重后果的危險性更不能反映。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種穩定性力學實驗裝置，能夠實現力學模型多種、分增量和連續直接施加載荷、實時動態連續測定結構的臨界載荷、準確及時捕捉并直接展現結構失穩突然性的動態過程，對于加強學生綜合實踐能力培養、激發學生對結構穩定性理解、評價和深入思考方面具有積極重要的意義。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種穩定性力學實驗裝置，包括帶滑槽臺架1，滑槽臺架1的左右兩端設置有兩個支柱3，兩個支柱3的頂端連接有由七根彈簧鋼矩形截面桿2構成的平面桁架，每個彈簧鋼矩形截面桿2中間部位的厚度兩面沿桿軸向各粘貼一枚十字應變花5，平面桁架四桿交匯處設置有第一吊卡7，第一吊卡7連接柔索6，柔索6的另一端經繞過定輪8連接第二吊卡9，第二吊卡9鉸接在加載機構杠桿11上，杠桿11鉸支于支柱10，在杠桿11左邊有游砣12、杠桿11左端懸掛砝碼吊盤13，杠桿11右端栓接初始平衡調節砣14。

所述的七根彈簧鋼矩形截面桿2中的高位水平桿更換為橫截面形狀尺寸相同或不同的長桿，所述的由七根彈簧鋼矩形截面桿2構成的平面桁架具有五個結點4，結點4處的連接方式為鉸接或一端鉸接另一端固結或兩端固結。

本實用新型構成了平面桁架結構穩定性力學實驗裝置，可開出不同約束和不同桿長度的平面桁架結構穩定性力學實驗項目。實驗時，完全由學生根據實驗任務書要求和數值計算仿真模擬結果自主設計實驗方案，針對每一個測試工況，將應變花5的信號線良好接入放置在實驗裝置旁邊的動態應變測試儀的測試通道，組接合理的全橋或半橋，測定對應工況下桁架結構的的臨界載荷以及整個過程各桿承受載荷的變化規律，觀察結構的失穩現象。該實用新型具有結構尺寸可調、力學邊界多種、測試方案多樣、組橋形式多變，還有設計新穎合理、結構緊湊小巧、操作使用方便等優點。尤其是對于加強學生綜合實踐能力培養、激發學生對結構穩定性理解、評價和深入思考方面具有積極重要的意義。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖。

圖2是本實用新型的立體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作詳細敘述。

一種穩定性力學實驗裝置，包括帶滑槽臺架1，滑槽臺架1的左右兩端設置有兩個支柱3，兩個支柱3的頂端連接有由七根彈簧鋼矩形截面桿2構成的平面桁架，每個彈簧鋼矩形截面桿2中間部位的厚度兩側面沿桿軸向各粘貼一枚十字應變花5，平面桁架四桿交匯處設置有第一吊卡7，第一吊卡7連接柔索6，柔索6的另一端經繞過定輪8連接第二吊卡9，第二吊卡9鉸接在加載機構杠桿11上，杠桿11鉸支于支柱10，在杠桿11左邊有游砣12、杠桿11左端懸掛砝碼吊盤13，杠桿11右端栓接初始平衡調節砣14，兩個支柱3、定輪8支撐結構和支柱10的底端均安裝在滑槽臺架1的滑槽中并可沿滑槽滑動。

所述的七根彈簧鋼矩形截面桿2中的高位水平桿可更換為橫截面形狀尺寸相同或不同的長桿，所述的由七根彈簧鋼矩形截面桿2構成的平面桁架具有五個結點4，結點4處的連接方式為鉸接或一端鉸接另一端固結或兩端固結，形成不同力學模型具有多種邊界條件情況下失穩形式的變化。

本實用新型的工作原理為：

按照自行設計并經確認的實驗方案，將七根彈簧鋼矩形截面桿2兩端以鉸接形式良好聯接為平面桁架結構，并鉸接支撐于臺架1的左右兩個支柱3上，把彈簧鋼矩形截面桿2上的十字應變花5的信號線接入放置在實驗裝置旁邊的動態應變測試儀的測試通道，按照惠斯通電橋輸出特性和測試內力分離原理組接成合理的全橋，既能消除力的彎曲效應、準確測定桿的軸向力，又能提高測試靈敏度，此后，調節柔索6、第一吊卡7、第二吊卡9、游砣12處于零位和初始平衡調節砣14，使加載機構處于自然平衡狀態，在載荷為零時，測試系統初始平衡、應變清零，然后，按照實驗加載方案將砝碼分級施加于砝碼吊盤13上，同時測試系統對應分級采樣，最后一級載荷是勻速連續移動游砣12、測試系統實時連續采樣，直至平面桁架結構突然失穩；當將七根彈簧鋼矩形截面桿2的結點4兩端用配置的約束置換件以固結、或一端鉸接另一端固結的形式良好聯接為平面桁架結構，或者將七根彈簧鋼矩形截面桿2中的高位水平桿更換為不同長度的桿，并以兩端鉸接、或一端鉸接另一端固結、或兩端固結的形式良好聯接為平面桁架結構，類同前述步驟施加載荷方案、測試整個結構各桿的應變，體現不同情況下失穩形式的變化。根據各不同力學模型的測試數據計算確定其臨界載荷，分析整個過程結構各桿承受載荷的變化規律，結合結構失穩突然性動態過程的觀察，以創新思維進一步深入思考結構穩定性問題，為有效評價和設計安全、經濟、新穎的結構奠定扎實基礎。