[發(fā)明專利]一種可變剛度的多自由度彈性固定系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110948055.5
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113686672B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余楊;徐盛博;余建星;許偉澎;韓夢雪;王福程;成司元;顏鎧陽;張春迎;胡少謙;劉澤生;葉超涵;田博文
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

本發(fā)明公開了一種可變剛度的多自由度彈性固定系統(tǒng)，包括多個豎直分布的豎向支撐柱，多個所述豎向支撐柱配合在前端面活動連接有處于水平狀態(tài)的橫向支撐梁，所述橫向支撐梁上活動連接有軸向支撐盒；所述豎向支撐柱的內(nèi)部安裝有配合豎直彈性支撐所述橫向支撐梁的豎直彈性支撐結(jié)構(gòu)，所述橫向支撐梁的內(nèi)部安裝有配合橫向彈性支撐所述軸向支撐盒的水平彈性支撐結(jié)構(gòu)，所述軸向支撐盒內(nèi)部設(shè)有配合所述法蘭盤轉(zhuǎn)動提供軸向彈性支撐的軸向彈性支撐結(jié)構(gòu)，通過在裝置上提供安裝橫向、豎直、軸向彈性支撐，可還原結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在真實(shí)受力情況下的端部多自由度彈性固定情況，較傳統(tǒng)鉸接或固定端，可模擬構(gòu)件端部受力及破壞情況，提高試驗(yàn)精度與準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程試驗(yàn)以及船舶與海洋工程試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可變剛度的多自由度彈性固定系統(tǒng)。

背景技術(shù)

土木工程建筑結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)部分復(fù)雜性不斷提高，各構(gòu)件連接情況與約束條件不同，在地震與臺風(fēng)等極端工況下，構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)處可能發(fā)生較大變形，導(dǎo)致構(gòu)件受力情況改變，引起結(jié)構(gòu)損壞或連續(xù)倒塌，在通過試驗(yàn)對各構(gòu)件受力情況與連接的可靠性進(jìn)行分析時，若構(gòu)件端部約束形式選為鉸接或固定連接，難以還原結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在發(fā)生極端荷載情況下的受力與變形情況。

此外，海洋石油工程中的油氣開采由淺水區(qū)域逐漸向深水區(qū)域發(fā)展，海底管道與深水立管在復(fù)雜荷載下的受力情況與可靠性亟需分析與評估，以確保油氣開采與輸送系統(tǒng)的整體性與安全性，在試驗(yàn)分析中，常截取一定長度的局部管道或立管開展試驗(yàn)，若選取管道端部固定方式為鉸接或固定，則無法還原相鄰管道對其的約束支撐效應(yīng)，導(dǎo)致試驗(yàn)中管道約束不足或過強(qiáng)，進(jìn)而使得試驗(yàn)結(jié)果偏于危險或過于保守。

因此，為提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性與可靠度，需設(shè)計(jì)研發(fā)一種可變剛度的多自由度彈性固定系統(tǒng)，且該系統(tǒng)需具備同時對試驗(yàn)構(gòu)件端部豎向、橫向、軸向提供彈性支撐，三個方向的剛度可根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行改變，且試驗(yàn)過程中三向剛度互不干擾，以適應(yīng)不同尺寸以及不同邊界條件的構(gòu)件需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可變剛度的多自由度彈性固定系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)采用鉸接或固定管道試驗(yàn)件的方式準(zhǔn)確性和安全性不理想問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具體提供下述技術(shù)方案：

一種可變剛度的多自由度彈性固定系統(tǒng)，包括多個豎直分布的豎向支撐柱，多個所述豎向支撐柱配合在前端面活動連接有處于水平狀態(tài)的橫向支撐梁，所述橫向支撐梁上活動連接有軸向支撐盒；

所述豎向支撐柱的內(nèi)部安裝有配合豎直彈性支撐所述橫向支撐梁的豎直彈性支撐結(jié)構(gòu)，所述橫向支撐梁的內(nèi)部安裝有配合橫向彈性支撐所述軸向支撐盒的水平彈性支撐結(jié)構(gòu)，所述軸向支撐盒內(nèi)部設(shè)有配合所述法蘭盤轉(zhuǎn)動提供軸向彈性支撐的軸向彈性支撐結(jié)構(gòu)，所述軸向支撐盒通過所述軸向彈性支撐結(jié)構(gòu)連接有用于安裝試驗(yàn)構(gòu)件的法蘭盤。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述豎向支撐柱的內(nèi)部中心位置開設(shè)有延伸至其頂端的通滑槽，所述豎向支撐柱通過所述通滑槽形成U形結(jié)構(gòu)，所述豎向支撐柱的兩處頂端結(jié)構(gòu)的前端面皆開設(shè)有第一螺紋孔，所述豎向支撐柱通過兩處頂端結(jié)構(gòu)安裝有封閉所述通滑槽的柱頂封閉蓋；

所述柱頂封閉蓋的底端開設(shè)有兩個分別用于卡套所述通滑槽兩處頂端結(jié)構(gòu)的對接定位槽，所述柱頂封閉蓋的前端面開設(shè)有兩個關(guān)于其中心軸線對稱的螺栓定位孔，兩個所述螺栓定位孔延伸至所述對接定位槽的內(nèi)部并分別與兩個所述第一螺紋孔重合，所述柱頂封閉蓋前端面的中心軸線上開設(shè)有第二螺紋孔，所述柱頂封閉蓋的底端開設(shè)有向內(nèi)凹陷的卡槽。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述豎直彈性支撐結(jié)構(gòu)包括沿所述通滑槽上下滑動的梁滑塊，所述梁滑塊的底端固定有配合所述通滑槽內(nèi)側(cè)提供豎直彈性支撐的底彈性支撐彈簧，所述梁滑塊的頂端活動安裝有配合所述柱頂封閉蓋提供豎直彈性支撐的頂彈性支撐組件，所述頂彈性支撐組件用于配合所述底彈性支撐彈簧為所述梁滑塊提供進(jìn)一步的豎直彈性支撐；