[发明专利]一种单向支座剪力测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种单向支座剪力测量装置，其特征在于，两根平行的线性滑轨(4)固 定在底板(2)上，滑块(3)固定在顶板(1)的背面，且滑块(3)与线性滑轨 (4)配合，使顶板(1)沿线性滑轨(4)做水平运动，以去掉水平方向的单向 约束；承力钢板(5)竖直固定在底板(2)上，且线性滑轨(4)与承力钢板(5) 垂直；金属棒(6)水平安装，金属棒(6)的两端分别与顶板(1)侧面、承力 钢板(5)连接，顶板(1)沿线性滑轨(4)水平运动，通过测量金属棒(6)的 应变，计算出金属棒(6)的轴力求得支座剪力；加速度计(8)置于与安装金属 棒(6)的顶板侧面相对的侧面；金属棒(6)的中部贴有应变片(7)，应变信号 通过导线传入数据采集系统。

2.一种单向支座剪力测量装置，其特征在于：两根平行的线性滑轨(4)固 定在底板(2)上，滑块(3)固定在顶板(1)的背面，且滑块(3)与线性滑轨 (4)配合，使顶板(1)沿线性滑轨(4)做水平运动；承力钢板(5)为倒置的 “L”形，竖直固定在底板(2)上，且线性滑轨(4)与承力钢板(5)垂直；金 属棒(6)采用竖直安装方式，顶板(1)靠近承力钢板(5)的一侧设置两个不 完整的圆形孔洞，所述不完整的圆形孔洞的圆心角大于180°且小于330°，同时 所述不完整的圆形孔洞的半径等于所述金属棒(6)的半径；金属棒(6)穿过顶 板(1)上的孔洞，其上端与承力钢板(5)固定连接，下端与底板(2)固定连 接；金属棒(6)的中部一部分位于顶板(1)的不完整圆形孔洞内，另一部分凸 出，在金属棒(6)凸出的部分粘贴应变片(7)；顶板(1)沿线性滑轨(4)水 平运动，通过测量金属棒(6)的应变，计算出金属棒(6)的剪力求得支座剪力。

3.一种单向支座剪力测量装置，其特征在于：两根平行的线性滑轨(4)固 定在底板(2)上，滑块(3)固定在顶板(1)的背面，且滑块(3)与线性滑轨 (4)配合，使顶板(1)沿线性滑轨(4)做水平运动；金属棒(6)竖直安装， 金属棒(6)的上端固定在顶板(1)的下表面，下端固定在底板(2)的上表面， 应变片(7)贴在金属棒(6)的底部形变最大处；顶板(1)沿线性滑轨(4)水 平运动，通过测量金属棒(6)的应变，计算出金属棒(6)的剪力求得支座剪力。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种单向支座剪力测量装置，其特征在于： 所述顶板(1)与底板(2)之间还采用滚珠或滑移支座方式代替滑轨方式，从而 去掉顶板(1)在水平方向的单向约束。

5.根据权利要求2所述的一种单向支座剪力测量装置，其特征在于：所述顶 板(1)上不完整圆形孔洞的圆心角为240°-300°。

6.根据权利要求1所述的一种单向支座剪力测量装置，其特征在于：所述金 属棒(6)使用的材料为铝合金、钛合金、铜合金、普通碳素钢或合金钢。

7.一种使用权利要求1所述的单向支座剪力测量装置进行单向支座剪力测量 的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述单向支座剪力测量装置安装在待测模型和支座之间，待测模型固定于 顶板(1)上，底板(2)固定于支座上；

通过应变片(7)测出金属棒(6)的形变量ε₁，通过加速度计测出顶板(1) 的加速度α，测量金属棒(6)的横截面积A和顶板(1)的质量m；

通过公式F_剪1＝EAε₁+ma+μmg，即可得到单向支座剪力F_剪1，其中E为金属棒 (6)的弹性模量，μ为滑块(3)与线性滑轨(4)之间的摩擦系数。

8.一种使用权利要求2或3所述的单向支座剪力测量装置进行单向支座剪力 测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装金属棒(6)；

通过应变片(7)测出金属棒(6)的形变量ε₂，通过加速度计测出顶板(1) 的加速度α，测量金属棒(6)的横截面积A、长度l、直径d和顶板(1)的质量 m；

通过公式即可得到单向支座剪力F_剪2，其中E为金属 棒(6)的弹性模量，μ为滑块(3)与线性滑轨(4)之间的摩擦系数。