[发明专利]一种可验证温度应力理论的框架教学模型

权利要求书

1.一种可验证温度应力理论的框架教学模型，其特征在于，包括平面框架结构（1）、实心圆柱加热棒（2）、温度变形验证装置（3）和温度应变测量装置（4），所述实心圆柱加热棒（2）置于平面框架结构（1）的空心圆柱杆件内；所述温度变形验证装置（3）置于平面框架结构（1）上部；温度应变测量装置（4）为分布于平面框架结构表面的多点粘贴式电阻应变片、振弦式应变计及多通道电阻式动态应变采集仪与JM3850A无线振弦多通道自动采集系统（20）；

所述空心圆柱杆件包括静定杆件（8）和超静定杆件（9）；

所述温度变形验证装置（3）包括框架上部静定杆件（8）、千分表（18）；千分表（18）通过磁性表座固定于左侧固定件（5）上侧位置，测头与静定杆件（8）相接触，测得量值可用于校核自由杆件由于温度均匀变化引起的变形量；

所述温度应变测量装置（4）包括分布于平面框架结构表面的多点粘贴式电阻应变片（14）、振弦式应变计（15）及多通道电阻式动态应变采集仪（19）与JM3850A无线振弦多通道自动采集系统（20）；工作应变片及温度补偿片由引线接入多通道电阻式动态应变采集仪（19）,振弦式应变计（15）由引线接入JM3850A无线振弦多通道自动采集系统（20），可测量并相互校核静定杆件（8）和超静定杆件（9）表面的温度应变；

所述平面框架结构包括竖向约束梁中的左侧固定件（5）、右侧固定件（6）、水平约束梁（7），及连接在所述左侧固定件（5）与右侧固定件（6）之间的两个静定杆件（8）、一个超静定杆件（9）；超静定杆件（9）位于两个静定杆件（8）之间；

左侧固定件（5）、右侧固定件（6）与水平约束（7）通过焊接连接，左侧固定件（5）、右侧固定件（6）均为槽钢；静定杆件（8）一端连接于右侧固定件（6），另一侧为自由端；超静定杆件（9）两端分别左侧固定件（5）、右侧固定件（6）固连；

多点粘贴式电阻应变片（14）为以90°为间隔布置于杆件中部截面四周的多点粘贴式应变片；振弦式应变计（15）由振弦式应变计固定装置（16）固定于静定杆件（8）与超静定杆件（9）表面。

2.根据权利要求1所述可验证温度应力理论的框架教学模型，其特征是：所述平面框架结构（1）为焊接钢梁式组合框架。

3.根据权利要求2所述可验证温度应力理论的框架教学模型，其特征是：所述左侧固定件（5）、右侧固定件（6）内分别布置有两块竖立的加劲肋（10）以增强对超静定杆件（9）的约束。

4.根据权利要求3所述可验证温度应力理论的框架教学模型，其特征是：还包括温度传感器（12）和调温用调压器（17），所述温度传感器（12）、实心圆柱加热棒（2）、调温用调压器（17）在联合使用后进行框架中静定杆件（8）与超静定杆件（9）的温度调节控制；温度传感器（12）为带磁性的圆柱体传感元件，由导热硅胶固定于静定杆件（8）和超静定杆件（9）表面，用于采集静定杆件（8）和超静定杆件（9）表面的温度值、控制测量时的温度增量；温度传感器（12）通过引线与JM3850A无线振弦多通道自动采集系统（20）连接，并通过JM3850A无线振弦多通道自动采集系统（20）使温度数据可视化；实心圆柱加热棒（12）置于静定杆件（8）和超静定杆件（9）内部，实现对杆件温度的加载与卸载。

5.根据权利要求1所述可验证温度应力理论的框架教学模型，其特征是：所述平面框架结构将工程上应变计与无应力计原理运用于实验室温度应力理论验证实验，将静定杆件（8）与超静定杆件（9）进行对比，通过控制实心圆柱加热棒（2）、温度变形验证装置（3）及温度应变测量装置（4）验证材料力学中温度应力理论。

6.根据权利要求1所述可验证温度应力理论的框架教学模型，其特征是：所述静定杆件（8）和超静定杆件（9）为材料为Q235钢的空心圆柱，实心圆柱加热棒（2）实现对静定杆件（8）和超静定杆件（9））温度的加载与卸载的方法是：通过调温用调压器（17）给实心圆柱加热棒（2）加热，由空气传热使静定杆件（8）和超静定杆件（9）温度均匀变化。