[实用新型]一种装配梁结构实验模型

摘要

本实用新型提供一种装配梁结构实验模型，该装配梁结构实验模型包括装配梁结构、蜗轮蜗杆加载装置、转角约束及加载装置、支承及约束装置和测量设备。装配梁结构分为静定结构和超静定结构两种基本结构，两种基本结构均通过杆件和结点连接而成；蜗轮蜗杆加载装置能够手动控制施加拉力和压力，实现加载与卸载，并通过力传感器在计算机上显示所加荷载大小；支承及约束装置包括反力框架和装配梁结构的约束支承；测量设备包括力传感器、应变片、转角传感器和百分表。本实用新型结构简单、可重复利用、测量结果准确，能够实现结构力学中静定和超静定结构内力分布实验、位移互等定理和力法等教学内容的实验化。

主权项

一种装配梁结构实验模型，其特征在于，该装配梁结构实验模型包括装配梁结构、蜗轮蜗杆加载装置、转角约束及加载装置、支承及约束装置和测量设备；所述的装配梁结构分为静定结构和超静定结构两种基本结构，两种基本结构均通过杆件和结点连接而成；所述的静定结构包括矩形薄壁杆件(1c、1d)、变刚度杆件(1b)和三种结点夹具；所述的变刚度杆件(1b)的一端、铰结点夹具A(2a)和铰结点夹具B(2b)依次相连，铰结点夹具B(2b)安装在支座(3)上，形成固定铰支座；所述的变刚度杆件(1b)另一端、刚结点夹具C(2c)、矩形薄壁杆件(1c)一端依次相连，实现变刚度杆件(1b)和矩形薄壁杆件(1c)之间的固接；所述的刚结点夹具C(2c)中部与铰结点夹具B(2b)相连，铰结点夹具B(2b)安装在支座(3)上，形成活动铰支座；所述的矩形薄壁杆件(1c)另一端、铰结点夹具B(2b)、铰结点夹具A(2a)与矩形薄壁杆件(1d)一端依次相连，实现矩形薄壁杆件(1c)和矩形薄壁杆件(1d)之间铰接；所述的矩形薄壁杆件(1d)的另一端、铰结点夹具A(2a)与铰结点夹具B(2b)依次相连，铰结点夹具B(2b)安装在支座(3)上，形成活动铰支座；所述的超静定结构包括矩形薄壁杆件(1a)、变刚度杆件(1b)和四种结点夹具(2a、2b、2c、2d)；所述的变刚度杆件(1b)一端、刚结点夹具D(2d)和支座(3)依次固定连接，形成固定支座；所述的变刚度杆件(1b)的另一端通过刚结点夹具C(2c)与矩形薄壁杆件(1a)的一端固定连接，刚结点夹具C(2c)中部通过销栓(2f)与铰结点夹具B(2b)相连，铰结点夹具B(2b)安装在支座(3)上部，形成活动铰支座；所述的矩形薄壁杆件(1a)另一端与铰结点夹具A(2a)连接，铰结点夹具A(2a)通过销栓(2f)与铰结点夹具B(2b)连接，铰结点夹具B(2b)安装在另一个支座(3)上，形成活动铰支座；所述的蜗轮蜗杆加载装置有两种，蜗轮蜗杆加载装置手动控制施加拉力和压力，并通过力传感器(5)在计算机上显示所加荷载大小；第一种蜗轮蜗杆加载装置用于对杆件进行加载或卸载，包括蜗轮蜗杆升降机(4)、力传感器(5)、球铰(6)、加载杆(7)和杆件夹具A(8)；所述的杆件夹具A(8)用于将杆件夹持固定，杆件夹具A(8)另一端与矩形薄壁杆件(1a、1c、1d)或变刚度杆件(1b)连接，实现对杆件的加载与卸载；另一种蜗轮蜗杆加载装置用于对结点位置进行加载或卸载，包括蜗轮蜗杆升降机(4)、力传感器(5)、球铰(6)、加载杆(7)和杆件夹具B(9)；所述的蜗轮蜗杆升降机(4)、力传感器(5)、球铰(6)以及加载杆(7)依次相连；杆件夹具B(9)一端与加载杆(7)相连，另一端与铰结点夹具B(2b)相连，铰结点夹具B(2b)与不同结点相连；所述的转角约束及加载装置(12)包括丝杠升降机(12a)、扭矩传感器(12b)、随动圆盘(12c)和连接件B(12d)；所述的丝杠升降机(12a)底部固定在矩形空心垫块(12e)上，矩形空心垫块(12e)固定在小车平台(10)上，矩形空心垫块(12e)保证丝杠升降机(12a)和杆件(1a、1b、1c、1d)高度一致；所述的扭矩传感器(12b)一端固定在随动圆盘(12c)上，另一端将其轴承插入丝杠升降机(12a)中；所述的连接件B(12d)一端通过其自身花键与随动圆盘(12c)相连；中间部分同时插入刚结点夹具E(2e)的锯齿状孔中和铰结点夹具B(2b)的圆孔中；另一端连接转角传感器；所述的支承及约束装置包括反力框架(11)和装配梁结构的约束支承；所述反力框架(11)为门形刚架形式，包括反力架(11a)和两个底座(11b)；底座(11b)用于支撑整个装置；反力架(11a)包括内置导轨的上下两个横梁和内置导轨的左右两个立柱；上下横梁导轨安装小车平台(10)，下横梁上的小车平台(10)固定矩形方墩(13)；所述的矩形方墩(13)上方固定圆柱体垫块(14)或固定滑道(15)，当矩形方墩(13)上方固定圆柱体垫块(14)时，圆柱体垫块(14)上方连接支座(3)，支座(3)上方连接铰结点夹具B(2b)或刚结点夹具D(2d)，实现固定铰支座或固定支座；当矩形方墩(13)上方固定滑道(15)时，滑道(15)上方连接铰结点夹具B(2b)，实现活动铰支座；上述固定支座、固定铰支座和活动铰支座构成支承结构；所述的测量设备包括力传感器(5)、应变片、转角传感器(12b)和百分表；所述的百分表固定在反力框架(11)上，用于测量矩形薄片杆件(1a、1c和1d)和变刚度杆件(1b)不同位置的位移；所述的应变片粘贴在矩形薄片杆件(1a、1c和1d)和变刚度杆件(1b)上、下两侧不同位置；所述的力传感器(5)测量外力对装配梁结构所施加的荷载值；所述的转角传感器(12b)固定于连接件B(12d)上，用于测得结点处转角；以上测量设备通过数据采集分析系统与计算机连接，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量。