[發明專利]平面二維裝配式桁架結構靜力分析實驗裝置

在審

• 申請號: 201910634293.1
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110223573A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 李穎;偶昌寶;卓敏;楊睿
• 申請（專利權）人: 浙江水利水電學院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 陳曉平;嚴勇剛

本發明提出了一種平面二維裝配式桁架結構靜力分析實驗裝置，屬于結構力學教研領域。包括：框架、支座、桁架、測力計、載重、定滑輪。本發明的實驗裝置，可以實現結構形式、支座形式、加載方式的裝配組合，滿足靜定和超靜定桁架結構力學實驗要求，讓學生了解具體工程結構問題的實驗方法,為培養學生解決工程實際問題的能力提供了一個教學平臺。

技術領域

本發明提出一種平面二維裝配式桁架結構靜力分析實驗裝置，尤其是應用在結構力學中的實驗裝置，屬于結構力學教研領域。

背景技術

桁架是一種由眾多桿件在兩端鉸接而成的具有三角形單元的平面或空間結構，其優點是其組成桿件主要承受軸力，能充分利用材料的強度，減輕自重和增大剛度。桁架結構靜力分析是高等院校力學實驗內容之一，但目前大部分桁架結構實驗以演示和驗證性為主，缺少結合工程結構實踐型的教學實驗內容。

而工程中常用的桁架一般是三維結構，很難手工計算和測量。教學中需要一種測量和計算簡單，物理概念和受力清晰的教具。

本發明提出了一種基于探索性開發的裝配式桁架結構力學實驗設計方法和裝置，通過學生自行設計、裝配組合桁架結構，測試和記錄桿件受力，并與軟件計算結果進行對比分析，深入理解桁架結構受力特點。

該裝置可以實現結構形式、支座形式、加載方式的裝配組合，滿足靜定和超靜定桁架結構力學實驗要求，讓學生了解具體工程結構問題的實驗方法,為培養學生解決工程實際問題的能力提供了一個教學平臺。

發明內容

本發明的目的在于公開一種平面二維裝配式桁架結構靜力分析實驗裝置，讓學生深入理解桁架結構受力特點。

裝配式桁架結構靜力分析實驗裝置，包括框架、支座、桁架、測力計、載重、定滑輪；

所述的框架包括：直立支架和桁架支撐架，所述的直立支架30mm×30mm方鋼，高度為1.4m，所述的桁架支撐架為25mm×25mm方鋼焊接為長寬分別為1.5m×1.0m矩形框架；

所述的桁架裝配完成后水平安放在桁架支撐架上；

所述的桁架支撐架四角內側設置支座，支座上設置水平滾珠軸承，水平滾珠軸承內徑為8mm外徑為16mm；

所述的桁架由桿件連接組成；

所述的桿件為直桿和水平滾珠軸承焊接組成，每個直桿兩頭各焊接一個水平滾珠軸承，同一個直桿上的兩個水平滾珠軸承間距為250mm，間距公差為0.25mm；直桿直徑6mm；滾珠軸承外環高度為6mm，內環高度為8mm；滾珠軸承內徑8mm，外徑16mm，內環厚度2mm，外環厚度2mm，內環與外環之間滾珠直徑4mm；

所述的桿件通過垂向螺栓穿過滾珠軸承內環進行緊固；

采用滾珠軸承墊接的方法承接高度錯位的桿件在螺栓上產生的多余空間；

所述的桁架根據設計結構形式，在框架和支座上進行組裝；

所述的測力計為應變應力計；

所述測力計的應變片利用寬度不超過9mm的薄型紙質雙面膠粘貼在桁架的桿件中，用于測量桁架的桿件內力；

所述的載重通過定滑輪，用繩與桁架結構的節點連接，對桁架結構整體施加外力。

上述的桁架可根據實驗需求，設計多種平面桁架結構形式，在框架和支座上進行組裝。

上述的桁架還可進行靜定結構和超靜定結構的內力比較，設計平面桁架靜定結構和超靜定結構形式，在框架和支座上進行組裝。

上述的裝置實驗步驟如下：

1)設計靜定平面桁架的結構形式，手算桁架每根桿內力，在框架和支座上進行組裝；