[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

本發明提供一種裝配梁結構實驗模型和實驗方法，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。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；蝸輪蝸桿加載裝置能夠手動控制施加拉力和壓力，實現加載與卸載，并通過力傳感器在計算機上顯示所加荷載大小；支承及約束裝置包括反力框架和裝配梁結構的約束支承；測量設備包括力傳感器、應變片、轉角傳感器和百分表。本發明結構簡單、可重復利用、測量結果準確，能夠實現結構力學中靜定和超靜定結構內力分布實驗、位移互等定理和力法等教學內容的實驗化。

技術領域

本發明屬于土木工程專業實驗結構力學的教學實踐領域，涉及靜定、超靜定裝配梁結構實驗裝置以及應用該裝置進行的結構力學實驗。

技術背景

結構力學是高等院校土木工程專業必修學科，主要以梁、拱、桁架、剛架等桿件結構為主要研究對象，根據力學原理研究外力和其他外界因素作用下結構的內力和變形，結構的強度、剛度、穩定性和動力反應，以及結構的組成規律和受力性能。

目前高等院校結構力學的教學方法主要是理論教學，缺少對相關力學原理的實驗驗證，導致部分同學對相關理論理解不夠深入，甚至對相關理論產生質疑。因此，在結構力學教學中引入實驗環節是其教學發展的必然趨勢。

本發明多跨梁結構實驗模型中的反力框架/第一種蝸輪蝸桿的加載方式與本課題組已經公開的中國專利(2015107123346一種將力法直觀化的教學實驗裝置；2015107079593一種將位移法直觀化的教學實驗裝置)中的內容相似，也是只起到支撐提供導軌和加載的作用，不為本發明的創新結構。

在結構力學教學各個章節中，均以梁式結構為最基本研究對象，所以發明一種裝配梁結構實驗裝置用以研究結構力學相關理論，尤為重要。

發明內容

為改變目前結構力學教學中缺乏相關實驗環節的現狀，發明一種裝配梁結構實驗裝置，該裝置結構簡單、可重復利用、測量結果準確，能夠實現結構力學中靜定和超靜定結構內力分布實驗、位移互等定理和力法等教學內容的實驗化。通過實驗，使學生們更加準確理解結構力學相關理論和假設。

本發明的技術方案如下：

一種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根據剛度不同有空心方桿、實心方桿和實心矩形桿三種不同形式。所述的變剛度桿件1b一端通過螺絲與鉸結點夾具A2a相連，鉸結點夾具A2a通過銷栓2f與鉸結點夾具B2b相連，鉸結點夾具B2b通過螺絲與支座3連接，形成固定鉸支座；變剛度桿件1b另一端通過螺絲與剛結點夾具C2c連接，剛結點夾具C2c另一端通過螺絲與第二矩形薄壁桿件1c一端相連，實現變剛度桿件1b和第二矩形薄壁桿件1c之間的固接；剛結點夾具C2c中部通過銷栓2f與鉸結點夾具B2b相連，鉸結點夾具B2b通過螺絲與支座3相連，形成活動鉸支座。所述的第二矩形薄壁桿件1c另一端通過螺絲與鉸結點夾具B2b連接，鉸結點夾具B2b再通過銷栓2f與鉸結點夾具A2a連接，鉸結點夾具A2a通過螺絲與第三矩形薄壁桿件1d一端連接，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的另一端通過螺絲與鉸結點夾具A2a連接，鉸結點夾具A2a通過銷栓2f與鉸結點夾具B2b連接，鉸結點夾具B2b通過螺絲與支座3相連，形成活動鉸支座。