[发明专利]一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置

说明书

一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，属于土木工程专业结构力学的教学实践领域。该实验装置包括底板、升降架、连接板、可拆卸滑轨、可拆卸滑块、托板、拉压力传感器、支座、铰结点、刚结点、等直圆杆、应变片和采集设备。按照本发明制造的支座可升降的单跨梁结构演示实验装置集方便和科学于一身，既能进行真实实验，又能即时将实验结果进行处理，十分适宜在时间有限的课堂上进行演示；同时，该实验操作简单，便于新手学习，十分适合学生动手操作。

技术领域

本发明属于土木工程专业结构力学的教学实践领域，涉及静定、超静定单跨梁结构实验装置，可进行结构力学中支座移动时结构内力计算的课堂演示实验。

背景技术

结构力学是高等院校土木工程专业必修学科，主要以梁、拱、桁架、刚架等杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律和受力性能。

目前高等院校结构力学的教学方法主要是理论教学，缺少对相关力学原理的实验验证，导致部分同学对相关理论理解不够深入，甚至对相关理论产生质疑。因此，在结构力学教学中引入实验环节是其教学发展的必然趋势。

在结构力学教学的支座移动时结构内力计算部分，经常以单跨梁结构为研究对象，但实验室中的单跨梁结构模型大多十分笨重，并不适合进入课堂，所以发明一种易于拆卸、方便携带且支座可升降的单跨梁结构模型以研究结构力学中支座移动时结构内力计算的相关理论，尤为重要。

发明内容

为改变目前结构力学课堂教学中缺乏支座移动时结构内力计算实验演示环节的现状，发明一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，该装置结构简单、装卸方便、可重复利用、测量结果准确、可同步至大屏幕并直接得到结构内力图，能够实现结构力学支座移动时结构内力计算教学内容的课堂演示。通过实验，使学生们更加准确理解结构力学支座移动时结构内力计算相关理论。

本发明的技术方案：

一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，包括底板1、升降架2、连接板3、可拆卸滑轨4、可拆卸滑块5、托板6、拉压力传感器7、支座8、铰结点9、刚结点10、等直圆杆11、应变片12和采集设备。

所述的底板1依靠其自重保证整个装置的稳定；底板1上设置两组升降机构，每组升降机构从下至上依次设置升降架2、连接板3、可拆卸滑轨4、两个可拆卸滑块5、托板6、拉压力传感器7、支座8；可拆卸滑轨4根据需要能够进行装卸；两块托板6既能固定于可拆卸滑块5顶端，与可拆卸滑块5同时滑动，也能直接固定于连接板3上；拉压力传感器7用于测量支座8的反力；铰结点9和/或刚结点10根据需要固定于支座8上；等直圆杆11设置于铰结点9和/或刚结点10上，并根据需要更换直径不同的等直圆杆11；应变片12固定于等直圆杆11上，每根等直圆杆11固定两对应变片12；采集设备为应变仪，采集模型内力和支座反力；

所述的单跨梁结构演示实验装置能够实现两端固定的超静定单跨梁模型、一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型、一端固定一端自由的静定单跨梁模型、两端铰支的静定单跨梁模型的演示。具体实验装置调整如下：

演示两端固定的超静定单跨梁模型时，拆除两端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，将两端的托板6直接固定于连接板3上，两端的支座8上设为刚结点10；

演示一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，并将该端的托板6直接固定于连接板3上，该端支座8上设为刚结点10，另一端支座8上设为铰结点9；

演示一端固定一端自由的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，并将该端的托板6直接固定于连接板3上，该端支座8上设为刚结点10，另一端不设任何结点；

演示两端铰支的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，并将该端托板6直接固定于连接板3上，两端的支座8上均设为铰结点9。