[实用新型]一种便携式几何组成分析演示实验装置

说明书

一种便携式几何组成分析演示实验装置，包括基础框架、几何常变体系模型、几何瞬变体系模型、静定三铰刚架结构模型、超静定刚架结构模型、加载设备、测量设备和采集设备；按照本实用新型制造的便携式几何组成分析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，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，涉及几何常变体系、几何瞬变体系、静定三铰刚架结构和超静定刚架结构的演示实验装置，可进行结构力学中几何组成分析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。

在结构力学教学的几何组成分析部分，经常以几何常变体系、几何瞬变体系、静定结构和超静定结构为研究对象，但目前现有的演示实验装置，大多十分笨重，自重和摩擦较大，并不适应课堂快速演示的需求，所以实用新型一种精细、小巧、方便携带的几何组成分析演示实验装置以研究结构力学中几何组成分析的相关理论，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几何组成分析实验演示环节的现状，实用新型一种便携式几何组成分析演示实验装置，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，能够快速实现结构力学几何组成分析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几何组成分析的相关理论。

本实用新型的技术方案：

一种便携式几何组成分析演示实验装置，包括基础框架1、几何常变体系模型、几何瞬变体系模型、静定三铰刚架结构模型、超静定刚架结构模型、加载设备、测量设备和采集设备；

所述的基础框架1依靠其自重保证整个装置的稳定；支撑板2共两块，分别固定于基础框架1侧面横梁和顶面横梁上，能够根据需要调整位置；激光位移计9固定于支撑板2上，用以发射和接受激光，进行测距。

所述的加载设备包括滑轮7、砝码8、丝杠10和细绳12；

所述的测量设备包括激光位移计9和应变片14；

所述的采集设备包括多模结构参量遥测系统终端和应变仪，用以采集体系的位移和内力；

所述的几何常变体系模型包括反光片3、滑轮7、砝码8、细绳12、五根试验杆件6、三个铰结点4、三个铰支座5和五对应变片14；五根试验杆件6通过三个铰结点4连接成双门型框架，其中相邻的试验杆件6能绕与其连接的铰结点4在既定平面内自由转动；三根一端自由的试验杆件6与三个铰支座5相连，并能绕铰支座5在既定平面内自由转动；反光片3固定于中间的铰结点4上，用以反射激光位移计9发射的激光，测量铰结点4位移；滑轮7固定于基础框架1侧面横梁上，能根据需要调整其在横梁上的位置；砝码8通过细绳12在一端的铰结点4上进行加载，与滑轮7配合加载；五对应变片14分别位于五根试验杆件6上，每根试验杆件各一对，用以测量模型内力；