[發(fā)明專利]一種張拉膜結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811184907.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109406272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張營(yíng)營(yíng);趙玉帥;裴佳寧;張?zhí)m蘭;徐俊豪;魏靜;宋潔;丁威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué);江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/04;G01N3/06
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龔頤雯;馬東偉

本發(fā)明涉及一種張拉膜結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，屬于膜結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中張拉膜結(jié)構(gòu)膜材力學(xué)性能測(cè)試裝置造價(jià)較高，試驗(yàn)程序復(fù)雜且不具有通用性的技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明提供了一種張拉膜結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)裝置，包括加載架、蓋板、載荷單元和位移傳感器，加載架設(shè)置于水平地面上，膜材試件設(shè)置于加載架上，膜材試件上設(shè)置有測(cè)試點(diǎn)，位移傳感器設(shè)置于地面上并通過(guò)測(cè)試點(diǎn)與膜材試件連接，載荷單元設(shè)置于膜材試件的上，蓋板設(shè)置于加載架邊上，蓋板與加載架上分別設(shè)有凹凸槽結(jié)構(gòu)。通過(guò)將該試驗(yàn)裝置測(cè)得的結(jié)果與有限元數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而可以幫助有限元模擬材料參數(shù)的選取，提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，尤其涉及一種張拉膜結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

隨著大跨度、復(fù)雜體型建筑物大量涌現(xiàn)，張拉膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為大型跨空間結(jié)構(gòu)的重要形式之一。

張拉膜結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，由于受到風(fēng)荷載以及雨雪荷載的影響，會(huì)對(duì)張拉膜結(jié)構(gòu)的使用及安全帶來(lái)隱患，通常使用有限元設(shè)計(jì)軟件對(duì)張拉膜結(jié)構(gòu)的響應(yīng)進(jìn)行模擬。

但是，由于有限元軟件采取的本構(gòu)關(guān)系、強(qiáng)度準(zhǔn)則、單元形式以及收斂準(zhǔn)則的不同，計(jì)算得到張拉膜結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)也有所差別，存在不確定性，嚴(yán)重影響有限元軟件在張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；而且，張拉膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)測(cè)試過(guò)程比較繁瑣、試驗(yàn)裝置成本較高，而且進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)的技術(shù)要求較高，不具備通用性。除此之外，常規(guī)的膜結(jié)構(gòu)試驗(yàn)所使用的夾具價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種張拉膜結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中張拉膜結(jié)構(gòu)膜材力學(xué)性能測(cè)試裝置造價(jià)較高，試驗(yàn)程序復(fù)雜且不具有通用性的技術(shù)問(wèn)題；

本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種張拉膜結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)裝置，包括加載架、蓋板、載荷單元、位移傳感器和夾具，其中，加載架設(shè)置于水平地面上，膜材試件設(shè)置于加載架上，膜材試件上設(shè)置有測(cè)試點(diǎn)，位移傳感器設(shè)置于地面上并通過(guò)測(cè)試點(diǎn)與膜材試件連接，載荷單元設(shè)置于膜材試件上，所述蓋板設(shè)置于加載架上面，夾具設(shè)置于蓋板和加載架的邊上蓋板與加載架上分別設(shè)有凹凸槽結(jié)構(gòu)。

當(dāng)進(jìn)行張拉膜結(jié)構(gòu)的堆載試驗(yàn)時(shí)，首先，將加載架直接放置于水平地面上或?qū)⑵渲_與地面通過(guò)螺栓連接，加載架被固定住后將膜材試件放置于加載架的上表面，其次，在蓋板的四個(gè)角出設(shè)有吊耳，吊耳用于提起蓋板，將膜材試件鋪展開(kāi)以后，通過(guò)吊耳使多塊蓋板蓋在加載架的四邊，用夾具夾緊蓋板和加載架，夾緊膜材試件，此時(shí)，加載架上的凹凸槽結(jié)構(gòu)和蓋板上的凹凸槽結(jié)構(gòu)咬合，膜材試件的翼緣被部分咬合在凹凸槽結(jié)構(gòu)內(nèi)，固定好膜材時(shí)間后，在膜材試件上的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行打孔，通過(guò)孔用鐵絲將膜材試件的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)與各個(gè)位移傳感器連接起來(lái)，設(shè)置好位移傳感器后，在膜材試件上堆載載荷單元，并記錄各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在該級(jí)別堆載載荷下位移量，一級(jí)堆載試驗(yàn)；在此基礎(chǔ)上，逐級(jí)加載載荷進(jìn)行多級(jí)堆載試驗(yàn)，分別記錄各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在各級(jí)堆載載荷下的位移量。直至達(dá)到堆載級(jí)數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的張拉膜結(jié)構(gòu)的堆載試驗(yàn)裝置，如圖1所示，通過(guò)在加載架的四邊加蓋蓋板，加載架和蓋板之間采用凹凸槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行咬合，形成一個(gè)固定邊界條件，該試驗(yàn)條件與膜材試件在有限元模擬中的條件相同，在該固定邊界條件下，在膜材試件上均布載荷單元，使膜材試件的膜結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生形變，記錄位移傳感器的位移量，將該位移量與有限元數(shù)值模擬的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而達(dá)到校驗(yàn)有限元數(shù)值模擬的目的。綜上，本試驗(yàn)提供的堆載試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置調(diào)整過(guò)程便捷，可靠性高，可重復(fù)試驗(yàn)且適用性廣；通過(guò)該試驗(yàn)裝置得到的試驗(yàn)結(jié)果，能與有限元模擬獲得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而可以確定有限元模擬過(guò)程中模擬參數(shù)的選取，提高了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；