[发明专利]考虑垂度效应的柔性细长结构涡激振动实验装置与方法

权利要求书

1.一种考虑垂度效应的柔性细长结构涡激振动实验装置，其特征在于，所述的涡激振动实验装置包括系统升降装置和垂度调节装置；

所述的系统升降装置为左右对称结构，包括左旋转丝杆(1)、右旋转丝杆(11)、左导轨(2)、右导轨(12)、左滑块(3)和右滑块(13)；左导轨(2)和右导轨(12)竖直固定在实验台上，左滑块(3)和右滑块(13)分别安装在左导轨(2)和右导轨(12)上；左滑块(3)和右滑块(13)上设有安装孔，左旋转丝杆(1)和右旋转丝杆(11)分别安装在左滑块(3)和右滑块(13)的安装孔上；实验台上固定有横梁，横梁位于实验水槽的上方，左旋转丝杆(1)和右旋转丝杆(11)的顶端安装在横梁上，旋转丝杠带动滑块沿导轨上下移动，从而调节实验系统的高度；

所述的垂度调节装置位于左导轨(2)和右导轨(12)之间，用于调节待进行实验的柔性结构(14)的垂度同时为柔性结构(14)提供连接点；所述的垂度调节装置包括滑轮(4)、拉力计(5)、钢丝绳(6)、花篮螺栓(7)、轴向套筒(8)、左万向节(9)和右万向节(10)；所述的滑轮(4)和拉力计(5)安装在左导轨(2)上，拉力计(5)位于滑轮(4)上方；所述的轴向套筒(8)与左滑块(3)固定连接，位于左导轨(2)的内侧；轴向套筒(8)中的滑轴(17)，一端与钢丝绳(6)的一端连接，另一端与左万向节(9)固定连接；钢丝绳(6)的另一端绕过滑轮(4)后通过花篮螺栓(7)与拉力计(5)连接；所述的右万向节(10)与右滑块(13)固定连接，位于右导轨(12)的内侧；待进行实验的柔性结构(14)的两端分别与左万向节(9)和右万向节(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种考虑垂度效应的柔性细长结构涡激振动实验装置，其特征在于，所述的轴向套筒(8)筒体上设有顶丝孔，顶丝孔上安装有顶丝(18)，通过拧紧顶丝(18)以固定滑轴(17)。

3.一种考虑垂度效应的柔性细长结构涡激振动实验方法，采用权利要求1或2所述的涡激振动实验装置，具体步骤如下：

步骤1)、实验前确定好实验需要的实验系统整体高度及柔性结构(14)的垂度(15)；

步骤2)、旋动左旋转丝杆(1)和右旋转丝杆(11)使系统达到预定的整体高度位置后，旋紧旋转丝杆使其固定不动；

步骤3)、调节花篮螺栓(7)使钢丝绳(6)拉紧，钢丝绳(6)通过滑轮(4)拉动轴向套筒(8)中的滑轴(17)，可使左万向节(9)左右移动，从而控制柔性结构(14)的垂度(15)；

步骤4)、调整好垂度(15)至实验的预定值后，记录拉力计(5)的读数，读数对应的拉力包含轴向套筒(8)中的滑轴(17)和筒体之间的摩擦力，摩擦力消除方法如下：调节花篮螺栓(7)，以改变柔性结构(14)的垂度(15)；首先使花篮螺栓(7)从最短逐步调整至最大，使柔性结构(14)的垂度(15)由小至大变化，记录垂度(15)的数值和拉力计(5)的读数；再使花篮螺栓(7)从最长逐步调至最短即使柔性结构(14)垂度(15)由大至小变化；两组试验的滑块运动方向相反，则摩擦力方向相反；取同一垂度下两组实验拉力计(5)读数的平均作为柔性结构(14)的轴向拉力即可消除摩擦力的影响；

步骤4)旋紧轴向套筒(8)上的顶丝(18)，使其将轴向套筒(8)中的滑轴(17)固定，即可进行柔性结构(14)在指定位置处指定垂度下的涡激振动实验。