[发明专利]球铰加载横截面各向同性轴心受压构件侧向挠度的测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种球铰加载横截面各向同性轴心受压构件侧向挠度的测量装置及测量方法，测量装置包括若干测点装置，测点装置包括刚性底座、刚性支撑、平板及弹性皮筋，刚性底座与轴心受压构件的横截面的曲线形状尺寸吻合，刚性底座两侧设有挂钩或挂板，弹性皮筋沿横截面周长方向缠绕轴心受压构件，并与刚性底座两侧的挂钩或挂板连接；刚性支撑连接刚性底座和平板，刚性支撑一端垂直连接于底座中线，另一端垂直连接平板中线；平板连接挠度测量仪器；其中，横截面各向同性轴心受压构件为横截面的尺寸、形状及材质以过横截面形心的任意轴线为中心轴均满足轴对称和中心对称的特性的构件。本发明结构简单，测量方便，准确度高。

技术领域

本发明涉及球铰加载横截面各向同性轴心受压构件侧向挠度的一种测量装置及测量方法。

背景技术

所受外力的作用点与构件截面形心重合时，构件横截面应力分布均匀，这种构件称为轴心受压构件。轴心受压构件广泛应用于承重结构，例如：各类型的平面或空间格构体系以及竖向受压的支撑柱。目前，学者们已经对轴心受压构件的受力性能开展了大量的学术研究。在研究长细比影响轴心受压构件稳定承载力的试验方法中，学者普遍采用两端刀铰约束，实行线荷载加载的试验方法，该方法的特点是仅释放轴心受压构件横截面上垂直线荷载方向的侧向弯曲转动。进行横截面各向同性（纵轴上各横截面的尺寸、形状及材质均满足：以过截面形心的任意轴线为中心轴，均满足轴对称和中心对称的特性）轴心受压构件稳定承载力研究时，由于横截面各向同性构件实际制作时存在制作误差及受压加载的仪器设备存在一定的初始偏心，使得构件本身存在初始缺陷。若采用以往刀铰加载的试验方法，需要求构件由侧向缺陷所引起削减后的稳定承载力，仍大于构件在横截面上垂直线荷载方向产生侧向弯曲的临界荷载，否则截面各向同性轴心受压构件易发生面外失稳，从而，造成研究长细比影响截面各向同性轴心受压构件稳定承载力的试验失败。

发明内容

为此，提出采用两端万向球铰的加载方式，即释放轴心受压构件任意侧向的弯曲转动，克服当构件初始缺陷与释放侧向弯曲变形方向不一致，且由初始缺陷所引起削减后的稳定承载力小于构件在横截面上垂直线荷载方向产生侧向弯曲的临界荷载，而导致面外失稳的情况。但是，由于受压构件两端边界采用球铰约束，且横截面各向同性，使得构件在各横截面方向上存在一致的有效长度，即而在轴心荷载作用下构件在各横截面方向上的临界极限荷载一致。同时，由于构件初始缺陷难以提前测量，为此使得构件失稳后侧向弯曲的方向不可预知，造成构件侧向挠度变形测量困难。

为了克服横截面各向同性轴心受压构件采用两端万向球较加载时，由于侧向弯曲方向未知，造成构件侧向挠度变形测量的困难，提出一种球铰横截面各向同性轴心受压构件侧向挠度的测量装置及测量方法，结构简单，测量方便，准确度高。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：球铰加载横截面各向同性轴心受压构件侧向挠度的测量装置包括若干测点装置，测点装置包括刚性底座、刚性支撑、平板及弹性皮筋，刚性底座与轴心受压构件的横截面的曲线形状尺寸吻合，刚性底座两侧设有挂钩或挂板，弹性皮筋沿横截面周长方向缠绕轴心受压构件，并与刚性底座两侧的挂钩或挂板连接；刚性支撑连接刚性底座和平板，刚性支撑一端垂直连接于底座中线，另一端垂直连接平板中线；平板连接挠度测量仪器；其中，横截面各向同性轴心受压构件为横截面的尺寸、形状及材质以过横截面形心的任意轴线为中心轴均满足轴对称和中心对称的特性的构件。

进一步地，在轴心受压构件沿纵向确定的各测点所在的横截面上，确定另一个测点与该横截面上已确定的测点互相垂直，每个横截面上的两个测点分别与横截面形心相连得到的两条直线满足平面正交关系。

进一步地，刚性支撑与测点处的法线同向，平板与测点处的切线平行，挠度测量仪器测量的侧向挠度方向与刚性支撑平行。

进一步地，轴心受压构件为横截面各向同性的柱体。