[發明專利]一種裝配梁結構實驗模型和實驗方法

有效

• 申請號: 201610848006.3
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106327966B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 陳廷國;李映雪;胡喬元;謝鵬;勾國勇;任珵嬌
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;潘迅

1.一種裝配梁結構實驗模型，其特征在于，該裝配梁結構實驗模型包括裝配梁結構、蝸輪蝸桿加載裝置、轉角約束及加載裝置、支承及約束裝置和測量設備；

所述的裝配梁結構分為靜定結構和超靜定結構兩種基本結構，兩種基本結構均通過桿件和結點連接而成；

所述的靜定結構包括第二矩形薄壁桿件(1c)、第三矩形薄壁桿件(1d)、變剛度桿件(1b)和三種結點夾具；所述的變剛度桿件(1b)的一端、鉸結點夾具A(2a)和鉸結點夾具B(2b)依次相連，鉸結點夾具B(2b)安裝在支座(3)上，形成固定鉸支座；所述的變剛度桿件(1b)另一端、剛結點夾具C(2c)、第二矩形薄壁桿件(1c)一端依次相連，實現變剛度桿件(1b)和第二矩形薄壁桿件(1c)之間的固接；所述的剛結點夾具C(2c)中部與鉸結點夾具B(2b)相連，鉸結點夾具B(2b)安裝在支座(3)上，形成活動鉸支座；所述的第二矩形薄壁桿件(1c)另一端、鉸結點夾具B(2b)、鉸結點夾具A(2a)與第三矩形薄壁桿件(1d)一端依次相連，實現第二矩形薄壁桿件(1c)和第三矩形薄壁桿件(1d)之間鉸接；所述的第三矩形薄壁桿件(1d)的另一端、鉸結點夾具A(2a)與鉸結點夾具B(2b)依次相連，鉸結點夾具B(2b)安裝在支座(3)上，形成活動鉸支座；

所述的超靜定結構包括第一矩形薄壁桿件(1a)、變剛度桿件(1b)和四種結點夾具(2a、2b、2c、2d)；所述的變剛度桿件(1b)一端、剛結點夾具D(2d)和支座(3)依次固定連接，形成固定支座；所述的變剛度桿件(1b)的另一端通過剛結點夾具C(2c)與第一矩形薄壁桿件(1a)的一端固定連接，剛結點夾具C(2c)中部通過銷栓(2f)與鉸結點夾具B(2b)相連，鉸結點夾具B(2b)安裝在支座(3)上部，形成活動鉸支座；所述的第一矩形薄壁桿件(1a)另一端與鉸結點夾具A(2a)連接，鉸結點夾具A(2a)通過銷栓(2f)與鉸結點夾具B(2b)連接，鉸結點夾具B(2b)安裝在另一個支座(3)上，形成活動鉸支座；

所述的蝸輪蝸桿加載裝置有兩種，蝸輪蝸桿加載裝置手動控制施加拉力和壓力，并通過力傳感器(5)在計算機上顯示所加荷載大小；

第一種蝸輪蝸桿加載裝置用于對桿件進行加載或卸載，包括蝸輪蝸桿升降機(4)、力傳感器(5)、球鉸(6)、加載桿(7)和桿件夾具A(8)；所述的桿件夾具A(8)用于將桿件夾持固定，桿件夾具A(8)另一端與矩形薄壁桿件或變剛度桿件(1b)連接，實現對桿件的加載與卸載；

另一種蝸輪蝸桿加載裝置用于對結點位置進行加載或卸載，包括蝸輪蝸桿升降機(4)、力傳感器(5)、球鉸(6)、加載桿(7)和桿件夾具B(9)；所述的蝸輪蝸桿升降機(4)、力傳感器(5)、球鉸(6)以及加載桿(7)依次相連；桿件夾具B(9)一端與加載桿(7)相連，另一端與鉸結點夾具B(2b)相連，鉸結點夾具B(2b)與不同結點相連；

所述的轉角約束及加載裝置(12)包括絲杠升降機(12a)、扭矩傳感器(12b)、隨動圓盤(12c)和連接件B(12d)；所述的絲杠升降機(12a)底部固定在矩形空心墊塊(12e)上，矩形空心墊塊(12e)固定在小車平臺(10)上，矩形空心墊塊(12e)保證絲杠升降機(12a)和桿件高度一致；所述的扭矩傳感器(12b)一端固定在隨動圓盤(12c)上，另一端將其軸承插入絲杠升降機(12a)中；所述的連接件B(12d)一端通過其自身花鍵與隨動圓盤(12c)相連；中間部分同時插入剛結點夾具E(2e)的鋸齒狀孔中和鉸結點夾具B(2b)的圓孔中；另一端連接轉角傳感器；

所述的支承及約束裝置包括反力框架(11)和裝配梁結構的約束支承；所述反力框架(11)為門形剛架形式，包括反力架(11a)和兩個底座(11b)；底座(11b)用于支撐整個裝置；反力架(11a)包括內置導軌的上下兩個橫梁和內置導軌的左右兩個立柱；上下橫梁導軌安裝小車平臺(10)，下橫梁上的小車平臺(10)固定矩形方墩(13)；所述的矩形方墩(13)上方固定圓柱體墊塊(14)或固定滑道(15)，當矩形方墩(13)上方固定圓柱體墊塊(14)時，圓柱體墊塊(14)上方連接支座(3)，支座(3)上方連接鉸結點夾具B(2b)或剛結點夾具D(2d)，實現固定鉸支座或固定支座；當矩形方墩(13)上方固定滑道(15)時，滑道(15)上方連接鉸結點夾具B(2b)，實現活動鉸支座；上述固定支座、固定鉸支座和活動鉸支座構成支承結構；

所述的測量設備包括力傳感器(5)、應變片、扭矩傳感器(12b)和百分表；所述的百分表固定在反力框架(11)上，用于測量矩形薄片桿件(1a、1c和1d)和變剛度桿件(1b)不同位置的位移；所述的應變片粘貼在矩形薄壁桿件和變剛度桿件(1b)上、下兩側不同位置；所述的力傳感器(5)測量外力對裝配梁結構所施加的荷載值；所述的扭矩傳感器(12b)固定于連接件B(12d)上，用于測得結點處轉角；以上測量設備通過數據采集分析系統與計算機連接，通過計算機對各項數據進行實時監測和測量；

所述的桿件夾具A(8)包括連接件A(8a)、圓柱形插銷(8b)、H形桿件夾片(8c)和矩形桿件夾片(8d)；所述的連接件A(8a)一端與加載桿(7)相連，另一端通過銷孔與圓柱形插銷(8b)相連；圓柱形插銷(8b)再與帶有銷孔的H形桿件夾片(8c)一端相連；H形桿件夾片(8c)另一端與矩形桿件夾片(8d)相連，用于將桿件夾持固定；所述的桿件夾具A(8)的插銷連接方式避免彎矩傳遞。