[發(fā)明專利]一種便攜式幾何組成分析演示實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010439325.5
• 申請(qǐng)日: 2020-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN111537212A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳廷國(guó);劉子楠;尚金磊;任偉賓;董官寧;王德倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01L5/00;G01B11/02;G09B23/10
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;劉秋彤

一種便攜式幾何組成分析演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括基礎(chǔ)框架、幾何常變體系模型、幾何瞬變體系模型、靜定三鉸剛架結(jié)構(gòu)模型、超靜定剛架結(jié)構(gòu)模型、加載設(shè)備、測(cè)量設(shè)備和采集設(shè)備；按照本發(fā)明制造的便攜式幾何組成分析演示實(shí)驗(yàn)裝置集方便和科學(xué)于一身，既能進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，又能即時(shí)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，節(jié)省時(shí)間，十分適宜在時(shí)間有限的課堂上進(jìn)行演示；同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，便于新手學(xué)習(xí)，十分適合學(xué)生動(dòng)手操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域，涉及幾何常變體系、幾何瞬變體系、靜定三鉸剛架結(jié)構(gòu)和超靜定剛架結(jié)構(gòu)的演示實(shí)驗(yàn)裝置，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)中幾何組成分析部分的課堂演示實(shí)驗(yàn)。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)力學(xué)是高等院校土木工程專業(yè)必修學(xué)科，主要以梁、拱、桁架、剛架等桿件結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，根據(jù)力學(xué)原理研究外力和其他外界因素作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和動(dòng)力反應(yīng)，以及結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和受力性能。

目前高等院校結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)方法主要是理論教學(xué)，缺少對(duì)相關(guān)力學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，導(dǎo)致部分同學(xué)對(duì)相關(guān)理論理解不夠深入，甚至對(duì)相關(guān)理論產(chǎn)生質(zhì)疑。因此，在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中引入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是其教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)的幾何組成分析部分，經(jīng)常以幾何常變體系、幾何瞬變體系、靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，但目前現(xiàn)有的演示實(shí)驗(yàn)裝置，大多十分笨重，自重和摩擦較大，并不適應(yīng)課堂快速演示的需求，所以發(fā)明一種精細(xì)、小巧、方便攜帶的幾何組成分析演示實(shí)驗(yàn)裝置以研究結(jié)構(gòu)力學(xué)中幾何組成分析的相關(guān)理論，尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為改變目前結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)中缺乏幾何組成分析實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，發(fā)明一種便攜式幾何組成分析演示實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)精細(xì)小巧、方便攜帶、可重復(fù)利用、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、可模擬至計(jì)算機(jī)并進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理，能夠快速實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)幾何組成分析教學(xué)內(nèi)容的課堂演示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生們更加準(zhǔn)確理解結(jié)構(gòu)力學(xué)幾何組成分析的相關(guān)理論。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種便攜式幾何組成分析演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括基礎(chǔ)框架1、幾何常變體系模型、幾何瞬變體系模型、靜定三鉸剛架結(jié)構(gòu)模型、超靜定剛架結(jié)構(gòu)模型、加載設(shè)備、測(cè)量設(shè)備和采集設(shè)備；

所述的基礎(chǔ)框架1依靠其自重保證整個(gè)裝置的穩(wěn)定；支撐板2共兩塊，分別固定于基礎(chǔ)框架1側(cè)面橫梁和頂面橫梁上，能夠根據(jù)需要調(diào)整位置；激光位移計(jì)9固定于支撐板2上，用以發(fā)射和接受激光，進(jìn)行測(cè)距。

所述的加載設(shè)備包括滑輪7、砝碼8、絲杠10和細(xì)繩12；

所述的測(cè)量設(shè)備包括激光位移計(jì)9和應(yīng)變片14；

所述的采集設(shè)備包括多模結(jié)構(gòu)參量遙測(cè)系統(tǒng)終端和應(yīng)變儀，用以采集體系的位移和內(nèi)力；

所述的幾何常變體系模型包括反光片3、滑輪7、砝碼8、細(xì)繩12、五根試驗(yàn)桿件6、三個(gè)鉸結(jié)點(diǎn)4、三個(gè)鉸支座5和五對(duì)應(yīng)變片14；五根試驗(yàn)桿件6通過(guò)三個(gè)鉸結(jié)點(diǎn)4連接成雙門型框架，其中相鄰的試驗(yàn)桿件6能繞與其連接的鉸結(jié)點(diǎn)4在既定平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；三根一端自由的試驗(yàn)桿件6與三個(gè)鉸支座5相連，并能繞鉸支座5在既定平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；反光片3固定于中間的鉸結(jié)點(diǎn)4上，用以反射激光位移計(jì)9發(fā)射的激光，測(cè)量鉸結(jié)點(diǎn)4位移；滑輪7固定于基礎(chǔ)框架1側(cè)面橫梁上，能根據(jù)需要調(diào)整其在橫梁上的位置；砝碼8通過(guò)細(xì)繩12在一端的鉸結(jié)點(diǎn)4上進(jìn)行加載，與滑輪7配合加載；五對(duì)應(yīng)變片14分別位于五根試驗(yàn)桿件6上，每根試驗(yàn)桿件各一對(duì)，用以測(cè)量模型內(nèi)力；