[发明专利]一种复合材料桁架扭转实验装置及方法

权利要求书

1.一种复合材料桁架扭转实验装置，其特征在于：所述一种复合材料桁架扭转实验装置包括底座(1)、桁架试件支撑座(2)、扭转轴支撑座(3)、扭转轴(4)、加载力臂法兰盘(5)、加载力臂(6)、第一三角连接板(7)、第二三角连接板(8)、悬挂重物(9)、第一位移测量器(11)和第二位移测量器(12)，底座(1)上表面的中部沿长度方向设有滑槽(1-1)，桁架试件支撑座(2)和扭转轴支撑座(3)并排设置在底座(1)上表面的滑槽(1-1)中，桁架试件(10)的一端通过第一三角连接板(7)与桁架试件支撑座(2)连接，桁架试件(10)的另一端通过第二三角连接板(8)与扭转轴(4)的一端连接，扭转轴(4)安装在扭转轴支撑座(3)上，扭转轴(4)的另一端通过加载力臂法兰盘(5)与加载力臂(6)的一端连接，悬挂重物(9)通过挂钩与加载力臂(6)的另一端连接，第一位移测量器(11)的测头与第一三角连接板(7)的一侧接触，且第一位移测量器(11)的测头的轴线水平指向第一三角连接板(7)的几何中心，第二位移测量器(12)的测头与第二三角连接板(8)的一侧接触，且第二位移测量器(12)的测头的轴线水平指向第二三角连接板(8)的几何中心。

2.根据权利要求1所述一种复合材料桁架扭转实验装置，其特征在于：底座(1)上表面沿滑槽(1-1)对称设有两排螺栓孔(1-2)。

3.根据权利要求1所述一种复合材料桁架扭转实验装置，其特征在于：桁架试件支撑座(2)包括底板(2-1)、立板(2-2)和两个加强筋板(2-3)，立板(2-2)竖直设置在底板(2-1)上，两个加强筋板(2-3)并排平行设置在立板(2-2)的一侧。

4.根据权利要求1所述一种复合材料桁架扭转实验装置，其特征在于：加载力臂(6)的另一端沿加载力臂(6)长度方向设有一排扭矩调整孔(6-1)。

5.根据权利要求1、2、3或4所述一种复合材料桁架扭转实验装置，其特征在于：所述一种复合材料桁架扭转实验装置还包括四个辅助支脚(13)，四个辅助支脚(13)均布设置在底座(1)两端的外侧。

6.一种利用权利要求1所述装置进行复合材料桁架扭转实验的方法，其特征在于：所述一种复合材料桁架扭转实验的方法的具体步骤如下：

步骤一、将底座(1)水平放置，将桁架试件支撑座(2)和扭转轴支撑座(3)安装在底座(1)上表面的滑槽(1-1)中；

步骤二、将桁架试件(10)两端弦杆端部擦净，打磨弦杆端部并在弦杆端部均匀涂覆常温固化树脂胶粘剂，然后将弦杆端部插入法兰中，将桁架试件(10)的一端与第一三角连接板(7)连接，将桁架试件(10)的另一端与第二三角连接板(8)连接，第二三角连接板(8)与扭转轴支撑座(3)上的扭转轴(4)的一端连接，扭转轴(4)的另一端通过加载力臂法兰盘(5)与加载力臂(6)的一端连接，通过螺栓将桁架试件支撑座(2)与扭转轴支撑座(3)固定在底座(1)上，将第一三角连接板(7)与桁架试件支撑座(2)固定；

步骤三、调整并固定第一位移测量器(11)和第二位移测量器(12)，使第一位移测量器(11)的测头的轴线水平指向第一三角连接板(7)的几何中心，第二位移测量器(12)的测头的轴线水平指向第二三角连接板(8)的几何中心；

步骤四、通过加载力臂(6)另一端的悬挂重物(9)带动扭转轴(4)转动；

步骤五、计算桁架试件(10)的扭转角与扭转刚度：

θ=arccos3la6a+2la-arccos3lb6b+2lb]]>         ①

GIp=T·Lθ]]>

②

公式①和②中，θ表示桁架试件(10)扭转角，a表示第二位移测量器(12)的读值，b表示第一位移测量器(11)的读值，l_a表示第二三角连接板(8)的边长，l_b表示第一三角连接板(7)的边长，GI_p表示桁架试件(10)的扭转刚度，T表示加载扭矩值，L表示桁架试件(10)的长度。