[發明專利]水平載荷加卸載實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 201510825194.3
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105489091A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 劉溪涓
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 菅秀君

技術領域

本發明涉及物理力學實驗領域，特別涉及一種水平載荷加卸載實驗裝置， 以及一種水平載荷加卸載實驗方法。

背景技術

傳統地，由于重力的存在，人們利用砝碼可以方便、準確地提供垂直方向 的力。通過若干標準質量的砝碼組合的添加或者減少，可以方便地加載和卸載 一定量大小的豎直載荷力。而對于水平方向，定量力的加載和卸載，通常無法 方便地通過砝碼的添加或者減少來完成，為此，如何解決水平載荷力對施加對 象的加載和卸載成為了本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠通過砝碼的添加或者減少實 現水平載荷力的加載和卸載的水平載荷加卸載實驗裝置。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種水平載荷加卸載實驗 裝置，包括水平設置的頂銷、擋片、彈簧座，固定設置于所述擋片與所述彈簧 座之間的第一彈簧，以及固定設置于所述擋片與所述頂銷之間的處于自由狀態 的第二彈簧；所述擋片通過第一鋼絲繩連接有預壓塊，還包括穿過所述第一鋼 絲繩的第一定滑輪組，所述第一定滑輪組將處于水平方向的第一鋼絲繩改變為 垂直方向，所述預壓塊通過第一鋼絲繩牽引擋片使第一彈簧處于壓縮狀態；還 包括第二鋼絲繩和機架，所述機架上設置有第二定滑輪組，所述第二鋼絲繩穿 過所述第二定滑輪組一端連接所述預壓塊、另一端連接有托盤，所述第二定滑 輪組將處于垂直方向的第二鋼絲繩分成相互平行的兩段，所述托盤內可添加或 者減少有砝碼。

本發明提供的水平載荷加卸載實驗裝置，通過在托盤內添加或者減少砝碼 后，第二鋼絲繩通過第二定滑輪組將預壓塊向上提升，此時，豎直方向的力減 輕了托盤內砝碼的質量。同時由于第一彈簧的彈性壓力的作用帶動擋片向頂銷 方向移動，則處于水平方向的第一彈簧的壓縮狀態伸長了一段距離，相應的處 于水平方向的第二彈簧由自由狀態變為壓縮狀態，壓縮了一段距離，并且第一 彈簧的伸長距離與第二彈簧的壓縮距離相等。此時，擋片所受的第二彈簧的力 的大小增大了，則擋片通過第二彈簧對頂銷施加的水平載荷力的大小增加了， 從而實現水平載荷力的加載。同理，通過減少托盤內一個或幾個砝碼后，處于 水平方向的第一彈簧的壓縮狀態縮短了，處于水平方向的第二彈簧的壓縮狀態 伸長了，則擋片所受的第二彈簧的力的大小減小了，則擋片通過第二彈簧對頂 銷施加的水平載荷力的大小減小了，因此，可以實現水平載荷力的卸載；特別 地，當托盤內的砝碼全部去除后，第一彈簧恢復為初始壓縮狀態，第二彈簧恢 復為自由狀態，即擋片所受的第二彈簧的力的大小為零，則實現水平載荷力的 全部卸載。也就是說，本發明是通過標準質量的砝碼的添加或者減少使該實驗 裝置將豎直載荷力的變化轉換為水平載荷力的變化，即將重力變化轉換為水平 載荷力的變化，從而實現通過添加、減少砝碼的方式實現水平載荷力的加載和 卸載實驗。此外，本發明提供的水平載荷加卸載實驗裝置，具有結構簡單、穩 定可靠、便于移植，可以單獨作為實驗使用，也可以作為一個完整的組件配置 到水平載荷計量裝置中。

進一步的，本發明提供的水平載荷加卸載實驗裝置，所述第一彈簧與所述第 二彈簧的倔強系數相同。

進一步的，本發明提供的水平載荷加卸載實驗裝置，所述第一彈簧與所述第 二彈簧的倔強系數不相同。

進一步的，本發明提供的水平載荷加卸載實驗裝置，所述定滑輪組至少為一 個。

進一步的，本發明提供的水平載荷加卸載實驗裝置，所述第一彈簧的壓縮狀 態為全部壓緊或者部分壓緊。

為了解決上述技術問題，本發明還提供一種水平載荷加卸載實驗方法，采用 上述的水平載荷加卸載實驗裝置，所述水平載荷加卸載實驗裝置通過在托盤內 添加或者減少砝碼以將豎直載荷力轉換為水平載荷力通過頂銷的端部加載到施 加對象，包括以下步驟：

步驟一、選擇一定質量的預壓塊，通過與第一鋼絲繩連接的擋片對第一彈簧 施加一定的壓縮量，使第一彈簧處于壓縮狀態，使第二彈簧處于自由狀態；

步驟二、在托盤內添加至少一個砝碼，使第二彈簧對頂銷的水平載荷力增大， 實現水平載荷力的加載；通過減少或者去除托盤內的砝碼后，使第二彈簧對頂 銷的水平載荷力減小，實現水平載荷力的卸載。