[实用新型]一种精细化无剪力分配法双层刚架结构实验装置

说明书

一种精细化无剪力分配法双层刚架结构实验装置，属于土木工程专业结构力学的教学实践领域。基础框架依靠其自重保证整个装置的稳定；中间立柱垂直固定于基础框架底面短边上；两根支撑横梁垂直固定于基础框架正面的左侧边上；双层刚架模型底部固定于基础框架底面长边上，侧面固定于两根横梁的导轨上；加载设备为通过手轮施加扭矩的设备；采集设备为多模结构参量遥测系统终端和应变仪，用以采集结构的位移和内力。本实用新型的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，节省时间，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

本实用新型属于土木工程专业结构力学的教学实践领域，涉及双层刚架结构实验装置，可进行结构力学中无剪力分配部分的课堂演示实验。

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。

在结构力学教学的无剪力分配部分，经常以双层刚架结构为研究对象，但目前并无较为成功的无剪力分配实验演示装置，实验室中的刚架结构模型大多十分笨重，自重和摩擦较大，并不适合进行无剪力分配实验，也不适合进入课堂，所以实用新型一种精细、小巧、方便携带的双层刚架结构模型以研究结构力学中无剪力分配的相关理论，尤为重要。

实用新型内容

为改变目前结构力学课堂教学中缺乏无剪力分配实验演示环节的现状，实用新型一种精细化双层刚架结构实验装置，该装置结构精细小巧、方便携带、可重复利用、测量结果准确、可模拟至计算机并进行自动化数据处理，能够实现结构力学无剪力分配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无剪力分配的相关理论。

本实用新型的技术方案：

一种精细化无剪力分配法双层刚架结构实验装置，包括基础框架1、支撑横梁2、中间立柱18、反“F”形双层刚架模型、加载设备、测量设备和采集设备；

所述基础框架1依靠其自重保证整个装置的稳定；中间立柱18垂直固定于基础框架1的底面，且能够根据需要调整其位置；支撑横梁2共两根，均垂直固定于基础框架1的侧面，且能够根据需要调整其位置；窄形导轨3固定于支撑横梁2上；铰支座5与窄形导轨3相连，铰支座5能在窄形导轨3上自由滑动；反光片6固定于铰支座5上，用以反射激光位移计发射的激光，测量铰支座5的位移；

所述的反“F”形双层刚架模型包括试验梁7和夹紧刚结点8；四根试验梁7通过三组夹紧刚结点8组成反“F”形双层刚架模型，并固定于基础框架1底面；六对应变片9分别位于四根试验梁7上，用以测量反“F”形双层刚架模型内力，其中，横向的两根试验梁7上各一对，纵向的两根试验梁7上各两对；反“F”形双层刚架模型的两根横向的试验梁7通过铰支座5分别连接于两根支撑横梁2的窄形导轨3上；

所述的测量设备包括激光位移计4、静态扭矩传感器12、增量式激光编码器16和应变片9；激光位移计4通过支撑板13固定于支撑横梁2上，能根据需要调整激光位移计4在支撑横梁2上的位置。