[發(fā)明專(zhuān)利]一種靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810921613.7
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108806422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞紅;劉書(shū)靜;武彤暉;劉睫;黃鶯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G09B23/10
• 分類(lèi)號(hào): G09B23/10
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括帶滑槽的臺(tái)架(1)，臺(tái)架(1)前后兩端分別安裝有平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)和平面框架結(jié)構(gòu)(3)，臺(tái)架(1)的中部安裝有位置可調(diào)的加載立柱(4)，加載立柱(4)上設(shè)置有方位可調(diào)且能夠在加載立柱(4)上上下移動(dòng)的水平桿(5)，水平桿(5)端部設(shè)置有滑輪(6)；所述平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)和平面框架結(jié)構(gòu)(3)均有兩個(gè)加載點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)加載點(diǎn)均在平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)和平面框架結(jié)構(gòu)(3)的豎直桿上時(shí)，必須位于同一水平線上；平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)和平面框架結(jié)構(gòu)(3)還設(shè)置有與應(yīng)變測(cè)試儀連接的測(cè)量在兩個(gè)加載點(diǎn)上加載時(shí)桿件應(yīng)變的應(yīng)變片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述平面框架結(jié)構(gòu)(3)和平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)的桿件能夠更換為截面形狀及尺寸相同材料彈性模量不同的桿件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述滑輪(6)在平面框架和三鉸拱加載實(shí)驗(yàn)中采用動(dòng)滑輪，在摩擦實(shí)驗(yàn)中采用靜滑輪。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述平面框架結(jié)構(gòu)(3)與臺(tái)架(1)的連接方式采用兩端固定鉸接形成超靜定結(jié)構(gòu)，或者一端固定鉸接另一端可動(dòng)鉸接形成靜定結(jié)構(gòu)，兩種連接方式下結(jié)構(gòu)形狀和尺寸完全相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)為由兩個(gè)直角桿通過(guò)鉸鏈(11)鉸接而成的靜定三鉸拱。

6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的靜力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：

將平面框架結(jié)構(gòu)(3)兩端通過(guò)固定鉸支座連接在臺(tái)架(1)上形成超靜定結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)滑輪(6)的方位，使滑輪半徑所在平面與平面框架結(jié)構(gòu)(3)共面，柔索一端系在平面框架結(jié)構(gòu)(3)的加載點(diǎn)上，另一端跨過(guò)滑輪(6)懸掛砝碼，分別在平面框架結(jié)構(gòu)(3)的豎直桿上兩個(gè)加載點(diǎn)上沿水平方向加載，通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量不同加載位置時(shí)桿件的應(yīng)變，應(yīng)變片的信號(hào)接入放置在實(shí)驗(yàn)裝置旁邊的應(yīng)變測(cè)試儀，按照惠斯通電橋輸出特性和內(nèi)力測(cè)試原理接線，測(cè)試桿件的軸力和彎矩，測(cè)試結(jié)果反映了力在超靜定結(jié)構(gòu)中沿其作用線平移對(duì)約束力和內(nèi)力產(chǎn)生的影響；將平面框架結(jié)構(gòu)(3)一端的固定鉸支座更換成可動(dòng)鉸支座，平面框架結(jié)構(gòu)(3)成為靜定結(jié)構(gòu)，分別在兩個(gè)加載點(diǎn)水平加載，測(cè)量應(yīng)變，計(jì)算約束力和內(nèi)力，測(cè)量結(jié)果反映力在靜定結(jié)構(gòu)上沿作用線平移對(duì)約束力和內(nèi)力的影響。

對(duì)于平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)，采用固定鉸支座安裝在臺(tái)架(1)上，構(gòu)成平面靜定結(jié)構(gòu)，兩個(gè)直角桿鉸接在一起，改變水平桿(5)的方位，使得滑輪半徑所在平面與平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)所在平面共面，采用柔索跨過(guò)滑輪懸掛砝碼，在平面三鉸拱結(jié)構(gòu)(2)的豎直桿上兩個(gè)加載點(diǎn)上依次沿水平方向加載同樣大小的載荷，通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量不同加載位置時(shí)的應(yīng)變，應(yīng)變片的信號(hào)接入放置在實(shí)驗(yàn)裝置旁邊的應(yīng)變儀，按照惠斯通電橋輸出特性和內(nèi)力測(cè)試原理接線，測(cè)試桿件的軸力和彎矩，測(cè)量結(jié)果反映了力沿作用線滑移前后對(duì)鉸鏈(11)處約束力的影響以及設(shè)置應(yīng)變儀處內(nèi)力的影響；更換兩直角桿的材料，進(jìn)行同樣加載條件下的約束力及內(nèi)力測(cè)量，對(duì)比不同材料的靜定三鉸拱在相同外載荷下的約束力與內(nèi)力；

在平面框架和三鉸拱加載實(shí)驗(yàn)中，滑輪(6)采用動(dòng)滑輪，柔索懸掛的砝碼重量即為水平載荷的大小，除了水平加載，將滑輪更換為靜滑輪，在滑輪上跨過(guò)一柔索，柔索一端懸掛砝碼，另一端用測(cè)力彈簧拉住，對(duì)比砝碼重量與測(cè)力彈簧測(cè)量到的拉力大小，計(jì)算出柔索與靜滑輪之間的摩擦系數(shù)。