[發明專利]一種可定義軸向剛度的結構構件系統及其使用方法

在審

• 申請號: 202210196931.8
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114623870A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 韋永斌;趙偉
• 申請（專利權）人: 中建國際建設有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01K1/024;G01L19/08;G01B21/02;E04G21/00;E04B1/24;E02D17/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊常建

1.一種可定義軸向剛度的結構構件系統，其特征在于，包括第一鋼構件、第二鋼構件、液壓站、液壓缸、比例換向閥組、液壓傳感器、位移傳感器、環境溫度傳感器、應力傳感器、無線通訊模塊、控制器以及電源；

所述第一鋼構件與所述第二鋼構件相對設置；

所述液壓缸安裝于所述第一鋼構件與所述第二鋼構件之間；

所述液壓站、所述比例換向閥組以及所述液壓缸通過油管路依次連通，所述液壓站通過所述比例換向閥組控制所述液壓缸的伸縮，以調節所述第一鋼構件與所述第二鋼構件的間距；

所述液壓傳感器連接于所述比例換向閥組與所述液壓缸之間的油管路中，用于測量油壓；

所述位移傳感器用于測量所述液壓缸的伸縮量；

所述無線通訊模塊用于與計算機之間進行信號傳輸；

所述控制器與所述無線通訊模塊、所述液壓傳感器、所述環境溫度傳感器以及所述位移傳感器之間信號連接，用于獲取油壓數據、環境溫度數據以及伸縮量數據，并實現信息的發送和接收；

根據所述液壓缸的伸縮量，所述控制器控制所述液壓站和所述比例換向閥組動作，以調節油壓實現結構構件系統的剛度調節；

所述電源與所述液壓站、所述比例換向閥組、所述控制器、所述液壓傳感器、所述位移傳感器、所述環境溫度傳感器以及所述無線通訊模塊電連接。

2.如權利要求1所述的結構構件系統，其特征在于，所述第一鋼構件在朝向所述第二鋼構件的一端設置有第一套筒；

所述第二鋼構件在朝向所述第一鋼構件的一端設置有第二套筒；

所述第二套筒套設于所述第一套筒的外周側；

在所述第二套筒與所述第一套筒之間形成容置空間；

所述液壓站、所述液壓缸、所述比例換向閥組、所述液壓傳感器、所述位移傳感器、所述環境溫度傳感器、所述應力傳感器、所述無線通訊模塊、所述控制器以及所述電源均位于所述容置空間內。

3.如權利要求3所述的結構構件系統，其特征在于，所述液壓缸包括缸體、缸蓋、活塞以及活塞桿；

所述缸體與所述缸蓋固定連接；

所述活塞滑動配合地安裝于所述缸體內，并與所述活塞桿的一端固定連接；所述活塞桿的另一端伸出所述缸體，并與所述第二鋼構件朝向所述第一鋼構件的一側端面固定連接；

所述缸體固定連接于所述第一鋼構件朝向所述第二鋼構件的一側端面。

4.如權利要求4所述的結構構件系統，其特征在于，所述缸體內由所述活塞分隔為無桿腔和有桿腔；

所述比例換向閥組通過油管路與所述無桿腔和所述有桿腔連通，用于通過控制液壓油的流向實現所述活塞在所述缸體內的滑動。

5.如權利要求3所述的結構構件系統，其特征在于，在所述第二套筒與所述第一套筒之間設置有密封結構，所述密封結構用于對所述容置空間進行密封。

6.如權利要求1所述的結構構件系統，其特征在于，所述控制器通過總線與所述無線通訊模塊信號連接。

7.如權利要求1-6任一項所述的結構構件系統，其特征在于，所述控制器根剛度函數調節油壓：

其中，F(L)為結構構件系統的軸向受力，f(x,a,t)為結構構件系統的剛度函數，L為液壓缸的累積伸縮量，x為液壓缸的軸向位置坐標，a為溫度系數，t為環境溫度。

8.一種如權利要求7所述的結構構件系統的使用方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

通過計算機和無線通訊模塊將結構構件系統的剛度信息發送給控制器；

通過控制器接收結構構件系統的剛度信息并存儲；

將結構構件系統安裝于施工現場；

通過溫度傳感器獲取結構構件系統所處環境溫度，通過液壓傳感器獲取結構構件系統的軸向受力，根據結構構件系統的預設剛度以及剛度函數，控制器通過液壓站和比例換向閥組控制液壓缸的伸縮長度，通過位移傳感器測量液壓缸的伸縮量實現液壓缸長度調節的閉環控制。

9.如權利要求8所述的使用方法，其特征在于，還包括：計算機通過無線通訊模塊實時讀取和監測軸向受力、軸向位移以及環境溫度。