[實用新型]一種溫度場模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320449220.3
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN203365360U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王達(dá);劉揚;陳春苗
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G01N25/18
• 分類號: G01N25/18;G05D23/20
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種試驗裝置，具體涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的溫度場模擬裝置。

背景技術(shù)

置于自然環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)，隨時經(jīng)受著各種自然環(huán)境變化的影響，使其整體的溫度狀態(tài)每時每刻都處在變化之中。而所謂的溫度場就是指結(jié)構(gòu)內(nèi)各點在各瞬時的溫度。溫度的變化不僅引起結(jié)構(gòu)的變形，而且會引起較大的溫度應(yīng)力，形成溫度效應(yīng)。國內(nèi)外研究表明,溫度效應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)有著很大的影響，尤其是在橋梁工程領(lǐng)域，隨著橋梁向新型、大跨、柔性發(fā)展趨勢邁進，溫度效應(yīng)將更加明顯:?如大跨度橋梁結(jié)構(gòu)在一天之內(nèi)的由于時變溫度所引起的頻率變化可高達(dá)4%,?與之相應(yīng)的結(jié)構(gòu)剛度變化和響應(yīng)變化可達(dá)約8%，我國作為目前世界上開展大型橋梁建設(shè)規(guī)模最大的國家,各類橋梁結(jié)構(gòu)由于時變溫度效應(yīng)引起的損傷和性能退化非常嚴(yán)重,?每年有很多橋梁由于時變溫差引起應(yīng)力集中、局部破壞甚至嚴(yán)重的變形，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)進一步的性能退化甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷,?進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用功能受到削弱,?難以滿足長期服役條件下的安全性、適用性和耐久性的要求。

橋梁結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)的研究和應(yīng)用越來越受到重視,?目前已成為土木工程領(lǐng)域最具前沿性的方向之一,?國內(nèi)外已開展了較多的橋梁結(jié)構(gòu)時變溫度效應(yīng)的研究,?但主要是理論研究，而關(guān)于特大型橋梁結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)的研究均是基于實測研究。這些研究雖然相對于以前的研究而言,?在對大型橋梁結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的評估方面有了一定進步,?但并沒有能夠真正建立大型橋梁結(jié)構(gòu)的精細(xì)化溫度荷載模型,?因而也無法從機理上深刻認(rèn)識和了解大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的時變溫度效應(yīng)。正因為試驗研究手段的相對滯后,?導(dǎo)致對大型橋梁結(jié)構(gòu)的時變溫致效應(yīng)的了解較有限,?還不能在結(jié)構(gòu)性能評估中準(zhǔn)確考慮溫度影響,?也就無法有效開展包括溫度荷載在內(nèi)的橋梁多荷載耦合性能評估的研究工作。究其原因主要是沒有一種有效的試驗裝置對溫度場進行模擬，因此如何準(zhǔn)確模擬溫度場成為試驗研究溫度效應(yīng)影響的首要任務(wù)。

實用新型內(nèi)容

為了更好的對溫度效應(yīng)進行研究，本實用新型針對目前溫度場局限于有限元理論分析及現(xiàn)場實測分析的現(xiàn)狀，提供一種新型可調(diào)節(jié)的溫度場模擬裝置，通過其在梁上多點多區(qū)段布置來實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)溫度場的試驗?zāi)M。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為：

所述溫度場模擬裝置包括電流調(diào)節(jié)器、多通道溫度采集記錄儀和石棉網(wǎng)，所述石棉網(wǎng)上設(shè)有至少兩條電發(fā)熱片和溫度傳感器，以市電為電源的電流調(diào)節(jié)器的輸出端經(jīng)導(dǎo)線同電發(fā)熱片連接，所述溫度傳感器與多通道溫度采集記錄儀連接。?

優(yōu)選地，所述發(fā)熱片平行分布于石棉網(wǎng)上；所述溫度傳感器分布于石棉網(wǎng)上相鄰兩條發(fā)熱片之間的區(qū)域內(nèi)。

所述石棉網(wǎng)一端設(shè)有帶電流輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口的插板；所述導(dǎo)線與電流輸入端口連接，電流輸入端口與發(fā)熱片連接；所述溫度傳感器與數(shù)據(jù)輸出端口連接，數(shù)據(jù)輸出端口通過數(shù)據(jù)采集傳輸線與多通道溫度采集記錄儀連接。

所述電流調(diào)節(jié)器上設(shè)有A電源開關(guān)、工作指示燈和輸出功率刻度條；所述輸出功率刻度條上設(shè)有電流強度調(diào)節(jié)開關(guān)。工作指示燈用來顯示電流調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)，通過滑動電流強度調(diào)節(jié)開關(guān)至不同刻度來改變回路電流，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化后的溫度。

所述多通道溫度采集記錄儀上設(shè)有B電源開關(guān)、通道工作指示燈和USB數(shù)據(jù)接口?？蓪囟冗M行24h全自動實時跟進采集，最有較高精度。同時USB數(shù)據(jù)接口的設(shè)置便于數(shù)據(jù)提取。

所述的電流調(diào)節(jié)器、多通道溫度采集記錄儀均為市售的現(xiàn)有產(chǎn)品。

結(jié)果表明該裝置可精確至0.1℃，滿足工程試驗的要求。

下面結(jié)合設(shè)計原理對本實用新型作進一步說明：

研究結(jié)構(gòu)的熱問題主要包括兩部分內(nèi)容：首先是傳熱問題研究，以確定溫度場，然后是熱應(yīng)力問題研究，即在已知溫度場的情況下確定應(yīng)力應(yīng)變。為了掌握溫度應(yīng)力的發(fā)展過程和分布規(guī)律，首先要分析溫度場。而分析的主要途徑為理論研究、實測研究與試驗?zāi)M，近些年來，國內(nèi)外對溫度問題進行了大量的研究工作，溫度場的計算理論已逐步成熟，主要有：用熱傳導(dǎo)微分方程求解、采用近似數(shù)值模擬以及運用半理論半經(jīng)驗公式的方法，同時有限元軟件的不斷發(fā)展也為溫度場的分析提供了很好的契機。但是在試驗?zāi)M方面卻相對滯后，究其原因主要是沒有一種有效的試驗裝置對溫度場進行模擬。