[发明专利]一种平面桁架结构稳定性力学实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及力学实验领域，特别涉及一种平面桁架结构稳定性力学实验装置。

背景技术

目前现有的压杆稳定性力学实验方法和装置，大都仅限于传统的单根压杆、施加轴向位移测定其临界载荷，其力学模型单一、压杆失稳突然性力学行为不能直观展现、压杆失稳对整个结构承载能力造成严重后果的危险性更不能反映。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种平面桁架结构稳定性力学实验装置，能够实现力学模型多种、分增量和连续直接施加载荷、实时动态连续测定结构的临界载荷、准确及时捕捉并直接展现结构失稳突然性的动态过程，对于加强学生综合实践能力培养、激发学生对结构稳定性理解、评价和深入思考方面具有积极重要的意义。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种平面桁架结构稳定性力学实验装置，包括带滑槽台架1，滑槽台架1的左右两端设置有两个支柱3，两个支柱3的顶端连接有由七根弹簧钢矩形截面杆2构成的平面桁架，每个弹簧钢矩形截面杆2中间部位的厚度两面沿杆轴向各粘贴一枚十字应变花5，平面桁架四杆交汇处设置有第一吊卡7，第一吊卡7连接柔索6，柔索6的另一端经绕过定轮8连接第二吊卡9，第二吊卡9铰接在加载机构杠杆11上，杠杆11铰支于支柱10，在杠杆11左边有游砣12、杠杆11左端悬挂砝码吊盘13，杠杆11右端栓接初始平衡调节砣14。

所述的七根弹簧钢矩形截面杆2中的高位水平杆更换为横截面形状尺寸相同或不同的长杆，所述的由七根弹簧钢矩形截面杆2构成的平面桁架具有五个结点4，结点4处的连接方式为铰接或一端铰接另一端固结或两端固结。

本发明构成了平面桁架结构稳定性力学实验装置，可开出不同约束和不同杆长度的平面桁架结构稳定性力学实验项目。实验时，完全由学生根据实验任务书要求和数值计算仿真模拟结果自主设计实验方案，针对每一个测试工况，将应变花5的信号线良好接入放置在实验装置旁边的动态应变测试仪的测试通道，组接合理的全桥或半桥，测定对应工况下桁架结构的的临界载荷以及整个过程各杆承受载荷的变化规律，观察结构的失稳现象。该发明具有结构尺寸可调、力学边界多种、测试方案多样、组桥形式多变，还有设计新颖合理、结构紧凑小巧、操作使用方便等优点。尤其是对于加强学生综合实践能力培养、激发学生对结构稳定性理解、评价和深入思考方面具有积极重要的意义。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。

一种平面桁架结构稳定性力学实验装置，包括带滑槽台架1，滑槽台架1的左右两端设置有两个支柱3，两个支柱3的顶端连接有由七根弹簧钢矩形截面杆2构成的平面桁架，每个弹簧钢矩形截面杆2中间部位的厚度两侧面沿杆轴向各粘贴一枚十字应变花5，平面桁架四杆交汇处设置有第一吊卡7，第一吊卡7连接柔索6，柔索6的另一端经绕过定轮8连接第二吊卡9，第二吊卡9铰接在加载机构杠杆11上，杠杆11铰支于支柱10，在杠杆11左边有游砣12、杠杆11左端悬挂砝码吊盘13，杠杆11右端栓接初始平衡调节砣14，两个支柱3、定轮8支撑结构和支柱10的底端均安装在滑槽台架1的滑槽中并可沿滑槽滑动。

所述的七根弹簧钢矩形截面杆2中的高位水平杆可更换为横截面形状尺寸相同或不同的长杆，所述的由七根弹簧钢矩形截面杆2构成的平面桁架具有五个结点4，结点4处的连接方式为铰接或一端铰接另一端固结或两端固结，形成不同力学模型具有多种边界条件情况下失稳形式的变化。

本发明的工作原理为：

按照自行设计并经确认的实验方案，将七根弹簧钢矩形截面杆2两端以铰接形式良好联接为平面桁架结构，并铰接支撑于台架1的左右两个支柱3上，把弹簧钢矩形截面杆2上的十字应变花5的信号线接入放置在实验装置旁边的动态应变测试仪的测试通道，按照惠斯通电桥输出特性和测试内力分离原理组接成合理的全桥，既能消除力的弯曲效应、准确测定杆的轴向力，又能提高测试灵敏度，此后，调节柔索6、第一吊卡7、第二吊卡9、游砣12处于零位和初始平衡调节砣14，使加载机构处于自然平衡状态，在载荷为零时，测试系统初始平衡、应变清零，然后，按照实验加载方案将砝码分级施加于砝码吊盘13上，同时测试系统对应分级采样，最后一级载荷是匀速连续移动游砣12、测试系统实时连续采样，直至平面桁架结构突然失稳；当将七根弹簧钢矩形截面杆2的结点4两端用配置的约束置换件以固结、或一端铰接另一端固结的形式良好联接为平面桁架结构，或者将七根弹簧钢矩形截面杆2中的高位水平杆更换为不同长度的杆，并以两端铰接、或一端铰接另一端固结、或两端固结的形式良好联接为平面桁架结构，类同前述步骤施加载荷方案、测试整个结构各杆的应变，体现不同情况下失稳形式的变化。根据各不同力学模型的测试数据计算确定其临界载荷，分析整个过程结构各杆承受载荷的变化规律，结合结构失稳突然性动态过程的观察，以创新思维进一步深入思考结构稳定性问题，为有效评价和设计安全、经济、新颖的结构奠定扎实基础。