[发明专利]一种模块化结构力学实验平台拓展式杆系结构

说明书

本发明提供了一种模块化结构力学实验平台拓展式杆系结构，包括变截面标准杆件、节点连接和加固盖板，变截面标准杆件通过节点连接部件连接形成实验结构，可实现变截面标准杆件之间或变截面标准杆件与支座之间的铰接或刚接连接；变截面标准杆件的端部缩窄使杆端形成变截面，以保证与节点连接部件相连时截面刚度的连续性；加固盖板与所述节点连接部件连接，用于提升节点刚度。本发明节点连接部件的设计可实现变截面标准杆件与节点的刚接与铰接，同时根据变截面标准杆件两端不同的连接方式，还能确定变截面标准杆件的计算长度，更精确地进行理论计算，有利于教学实验的理论分析。

技术领域

本发明涉及土木工程专业的教学和科研实验装置领域，具体地，涉及一种模块化结构力学实验平台拓展式杆系结构。

背景技术

《结构力学》作为土木工程专业的核心课程，在整个专业知识体系当中起到承上启下的作用。经过多年的发展，结构力学的知识已形成了完备的理论体系。随着国家对高等教育重视程度的提高，少数高校尝试了将实践课程引入到结构力学课程的教育中来，这主要通过开展实验教学来实现。然而，这些实验教学通常基于两种形式的实验设备：一是基于材料力学实验设备，二是搭建了结构力学实验教学平台。在采用材料力学实验设备的条件下，实验教学项目通常局限于对单根杆件的实施。然而，结构力学的研究范畴囊括了杆系结构，因此仅基于材料力学实验设备的教学显然是不满足且不合适的。

一些高校尝试开发了结构力学实验教学平台，然而当前应用的实验平台通常存在着结构对象单一、实验功能局限、可操作性差等缺点。经检索发现，公告号CN104751704B，CN104332086B，CN101303813A，103761910B的中国专利分别提出了结构力学实验装置，然而未涉及实验结构的模块化设计和拼装，杆系结构不具备拓展性。公告号为CN104568601B的中国专利，同样针对杆系结构提出了一种结构力学实验装置，其实验结构可实现模块化拼装，杆系结构具有一定拓展性，然而该专利无法实现多跨多层杆系结构，而且其杆件连接件为单侧设置，连接刚度不宜得到保证，也影响了截面的对称性。

因此，设计一种能够全面满足结构力学教学需要的杆系结构，实现结构力学中各种杆系结构，包括多层杆系结构，对于满足结构力学实验教学要求和提高教学效果尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种模块化结构力学实验平台拓展式杆系结构。

本发明提供一种模块化结构力学实验平台拓展式杆系结构，包括：变截面标准杆件、节点连接部件和加固盖板；

其中，所述变截面标准杆件通过所述节点连接部件连接形成实验结构，能实现所述变截面标准杆件之间或所述变截面标准杆件与支座之间的铰接或刚接连接；

所述变截面标准杆件的端部缩窄使杆端形成变截面，以保证与所述节点连接部件相连时截面刚度的连续性；

所述加固盖板与所述节点连接部件连接，用于提升节点刚度。

优选地，所述变截面标准杆件两端沿长度方向由内到外分别设置第一螺栓孔、第二螺栓孔；

所述节点连接部件上设有若干个第三螺栓孔，且所述第三螺栓孔的孔径与所述第一螺栓孔、所述第二螺栓孔相匹配；

所述节点连接部件上设有通孔，所述通孔的方向与所述第一螺栓孔、所述第二螺栓孔的开孔方向相垂直，所述通孔用于连接所述加固盖板；

两片所述节点连接部件夹住所述变截面标准杆件的一端，实现所述变截面标准杆件的端部与所述节点连接部件连接，通过第一连接部件插入所述第三螺栓孔和所述变截面标准杆件的所述第一螺栓孔或所述第二螺栓孔形成能自由转动的连接点，即铰接节点，实现所述变截面标准杆件端部与所述节点连接部件之间的铰接；通过两个带螺纹的第二连接部件分别旋入所述第三螺栓孔和所述变截面标准杆件的所述第一螺栓孔、所述第二螺栓孔形成完全固定的连接方式，即刚接节点，实现所述变截面标准杆件端部与所述节点连接部件之间的刚接。