[发明专利]一种模块化结构力学实验平台系统

权利要求书

1.一种模块化结构力学实验平台系统，其特征在于：所述系统包括实验操作平台、实验结构体系、加载装置和测量装置；其中，

所述实验操作平台设有至少一个操作平面，用于支撑所述实验结构体系、所述加载装置和所述测量装置；

所述实验结构体系包括标准杆件、连接结点和支座部件，其中，所述连接结点用于连接所述标准杆件，实现所述标准杆件之间的铰接或刚接连接；所述标准杆件之间通过所述连接结点连接，用于拼装成不同形式的实验结构；所述支座部件与所述实验结构通过所述连接结点连接，将整个所述实验结构固定于所述实验操作平台上，并对所述实验结构提供边界约束，与所述标准杆件及所述连接结点构成完整的实验结构体系；

所述加载装置包括螺杆加载装置和砝码加载装置，所述螺杆加载装置设置于所述实验操作平台上，所述砝码加载装置设置于所述标准杆件上，为所述实验结构进行加载，实现理论教学中的荷载条件；

所述测量装置包括传感器和数据采集装置，所述传感器的输出端连接所述数据采集装置的输入端，用于测量实验结构的荷载、变形和内力各项力学指标；

所述实验操作平台包括底座和背景墙，所述背景墙上设有两个所述操作平面，所述背景墙固定于所述底座上，所述底座通过锚栓固定于实验场地上的反力槽上，用于防止整个实验系统的移动或侧翻；

所述背景墙的两个所述操作平面上设有若干组螺栓孔，用于固定所述支座部件和所述加载装置；

所述操作平面的各相邻组螺栓孔按规定的基本模数等间距布置，用于实现实验结构的灵活布置；

所述连接结点的材料为钢或铝合金，所述连接结点包括多种构造形式，以满足模块化实验结构各种结点形式的需求；

所述支座部件与某些所述连接结点连接，某些所述连接结点指在所述实验结构需要施加边界约束条件的位置处的所述连接结点，为实验结构提供边界约束条件，使相应的实验结构的支座结点实现在水平线位移、竖向线位移以及平面内转角这三个自由度的约束或释放；

所述支座部件可实现的所述边界约束条件包括：滑动铰支座、固定铰支座、滑动支座和固定支座；

所述标准杆件采用多种规格杆长，且与所述操作平面的所述螺栓孔布置的基本模数相匹配，用于满足所述实验结构的安装要求；一组螺栓孔组固定一组支座部件，多组螺栓孔组在横向、竖向等间距分布，基本模数为相邻两组螺栓孔组之间的距离，即是标准杆件不同杆长是按基本模数逐步增加的，使标准杆件两端连接上连接结点后，长度正好连接至支座部件；

所述支座部件通过螺栓固定于所述实验操作平台的所述操作平面上。

2.根据权利要求1所述的一种模块化结构力学实验平台系统，其特征在于：所述螺杆加载装置通过螺栓固定于所述实验操作平台的所述操作平面上，用于对实验结构的杆件及结点施加集中力，通过旋转螺杆来控制力的大小；

所述砝码加载装置悬于所述标准杆件上，采用多组同时加载的方式来等效均布荷载的作用，荷载大小通过砝码数量来控制。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种模块化结构力学实验平台系统，其特征在于：所述测量装置包括传感器和数据采集装置，其中，

所述传感器包括力传感器、位移传感器和应变片，所述力传感器设置于所述螺杆加载装置下部，用于测量所施加荷载的值；所述位移传感器固定于所述实验操作平台的操作平面上，用于测量所述实验结构中所述标准杆件的挠度或所述结点的位移；所述应变片设置于所述标准杆件中需要测量内力的截面的上边缘、下边缘，通过所测截面边缘应变值可计算得到相应的截面内力值；

所述数据采集装置为实验用数据采集箱，所述数据采集箱分别与所述力传感器、所述位移传感器和所述应变片之间连接，用于采集实验数据。