[實用新型]一種應用于結構力學教學的多功能結點

有效

• 申請號: 201621146802.4
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN206451430U
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 陳廷國;李映雪;謝鵬;勾國勇;胡喬元;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

技術領域

本實用新型涉及一種高等院校《結構力學》課程的教學教具，特別涉及一種多功能結點，屬于土木工程結構力學教學領域。

背景技術

實際土木工程結構非常復雜，完全按照結構的實際情況進行力學分析是不可能的，也是不必要的。在結構力學中，將實際結構進行簡化是力學計算的基礎，尤為重要。結構簡化包括：結構體系的簡化、桿件的簡化、桿件間連接的簡化以及結構與基礎間連接的簡化、材料的簡化和荷載的簡化等。

其中，桿件間的連接簡化為結點。單結點通常簡化為兩種理想情形：一種是鉸結點，被連接的桿件在連接處不能相對移動，但可相對轉動，即可以傳遞力，但不能傳遞力矩；另一種是剛結點，被連接的桿件在連接處既不能相對移動，又不能相對轉動，即可以傳遞力，也可以傳遞力矩。

為更加形象理解剛結點和鉸結點的連接形式和受力特點，本實用新型設計一種多功能結點幫助學生理解，走好學習結構力學的第一步。

發明內容

本實用新型旨在設計一種多功能結點，實現桿件與桿件之間的剛接和鉸接，使學生們更加深入理解桿件與桿件之間的連接。

本發明的技術方案如下：

一種應用于結構力學教學的多功能結點包括桿件1、剛結點插銷2、鉸結點插銷3和組合結點插銷4。

所述桿件1為中間薄、兩端厚的矩形薄片桿件，桿件兩端具有花鍵孔；所述的花鍵孔的大徑、小徑、鍵寬和鍵數與剛結點插銷2的花鍵相同，用于連接剛結點插銷2和桿件1，剛結點插銷2隨桿件1的轉動而轉動；所述的花鍵孔小徑與鉸結點插銷3直徑相同，用于連接桿件1和鉸結點插銷3，桿件1繞鉸結點插銷3轉動。

所述剛結點插銷2的中部為花鍵軸承，兩端具有螺紋；剛結點插銷2插入桿件1的花鍵孔，其兩端通過螺紋固定螺絲，防止桿件1滑落。兩個桿件1通過剛結點插銷2連接,兩個桿件1之間的角度為30度或30度的整數倍。

所述的鉸結點插銷3的中部為光滑圓柱體，兩端具有螺紋；鉸結點插銷3插入桿件1的花鍵孔，其兩端通過螺紋固定螺絲，防止桿件1滑落。

所述組合結點插銷4的中間部分一半是光滑圓柱體，另一半是花鍵軸承；組合結點插銷4兩端具有螺紋；組合結點插銷4插入桿件1的花鍵孔，其兩端通過螺紋固定螺絲，防止桿件1滑落。

所述的兩個桿件1通過剛結點插銷2連接，形成剛結點，兩個桿件1在剛結點插銷2處既不能相對移動，也不能相對轉動。所述的兩個桿件1通過鉸結點插銷3連接，形成鉸結點，兩個桿件1在鉸結點插銷3處不能相對移動，但能夠相對轉動。所述的兩個桿件1的一端分別通過組合結點插銷4的花鍵軸部位相連，再通過組合結點插銷4的光滑圓柱體部位與第三個桿件1的一端相連，三個桿件的另一端不做處理,形成組合結點；與組合結點插銷4的花鍵軸部位相連的兩個桿件1在組合結點插銷4處既不能相對移動，也不能相對轉動，第三個桿件1相對于另外兩個桿件1在組合結點插銷4處不能相對移動，但能夠相對轉動。

所述的三個桿件1首尾依次通過鉸結點插銷3相連，組成三角形鉸接無多余約束的幾何不變體系；所述的四個桿件1首尾依次通過剛結點插銷2相連,組成方形有多余約束的幾何不變體系；所述的一個桿件1的兩端分別通過剛結點插銷2與另外兩個桿件1相連，組成“C”形剛接無多余約束的幾何不變體系。

所述的四個桿件1首尾依次通過鉸結點插銷3相連，組成方形幾何常變體系。所述的六個桿件1的首尾依次通過三個鉸結點插銷3和三個剛結點插銷2相連，組成矩形幾何瞬變體系，一個桿件1形成短邊，兩個桿件1形成長邊。

本實用新型的有益效果為：設計三個不同的結點，包括剛結點、鉸結點和組合結點。通過不同的結點連接桿件組成幾何不變體系和幾何可變體系，更好分析結構幾何組成。

附圖說明

圖1為剛結點插銷詳圖。

圖2為鉸結點插銷詳圖。

圖3為組合結點插銷詳圖。

圖4為桿件平面圖。

圖5為剛結點裝配圖。

圖6為鉸結點裝配圖。

圖7為組合結點裝配圖。

圖8為鉸接無多余約束的幾何不變體系裝配圖。

圖9為剛接無多余約束的幾何不變體系裝配圖。

圖10為有多余約束的幾何不變體系裝配圖。

圖11為幾何常變體系裝配圖。

圖12為幾何瞬變體系裝配圖。

圖中：1桿件；2剛結點插銷；3鉸結點插銷；4組合結點插銷。

具體實施方式