[实用新型]一种温度场模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种试验装置，具体涉及一种建筑结构的温度场模拟装置。

背景技术

置于自然环境中的建筑结构，随时经受着各种自然环境变化的影响，使其整体的温度状态每时每刻都处在变化之中。而所谓的温度场就是指结构内各点在各瞬时的温度。温度的变化不仅引起结构的变形，而且会引起较大的温度应力，形成温度效应。国内外研究表明,温度效应对建筑结构有着很大的影响，尤其是在桥梁工程领域，随着桥梁向新型、大跨、柔性发展趋势迈进，温度效应将更加明显: 如大跨度桥梁结构在一天之内的由于时变温度所引起的频率变化可高达4%, 与之相应的结构刚度变化和响应变化可达约8%，我国作为目前世界上开展大型桥梁建设规模最大的国家,各类桥梁结构由于时变温度效应引起的损伤和性能退化非常严重, 每年有很多桥梁由于时变温差引起应力集中、局部破坏甚至严重的变形，从而导致结构出现进一步的性能退化甚至出现结构损伤, 进而导致结构使用功能受到削弱, 难以满足长期服役条件下的安全性、适用性和耐久性的要求。

桥梁结构的温度效应的研究和应用越来越受到重视, 目前已成为土木工程领域最具前沿性的方向之一, 国内外已开展了较多的桥梁结构时变温度效应的研究, 但主要是理论研究，而关于特大型桥梁结构的温度效应的研究均是基于实测研究。这些研究虽然相对于以前的研究而言, 在对大型桥梁结构温度效应的评估方面有了一定进步, 但并没有能够真正建立大型桥梁结构的精细化温度荷载模型, 因而也无法从机理上深刻认识和了解大型复杂结构的时变温度效应。正因为试验研究手段的相对滞后, 导致对大型桥梁结构的时变温致效应的了解较有限, 还不能在结构性能评估中准确考虑温度影响, 也就无法有效开展包括温度荷载在内的桥梁多荷载耦合性能评估的研究工作。究其原因主要是没有一种有效的试验装置对温度场进行模拟，因此如何准确模拟温度场成为试验研究温度效应影响的首要任务。

实用新型内容

为了更好的对温度效应进行研究，本实用新型针对目前温度场局限于有限元理论分析及现场实测分析的现状，提供一种新型可调节的温度场模拟装置，通过其在梁上多点多区段布置来实现对桥梁结构温度场的试验模拟。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

所述温度场模拟装置包括电流调节器、多通道温度采集记录仪和石棉网，所述石棉网上设有至少两条电发热片和温度传感器，以市电为电源的电流调节器的输出端经导线同电发热片连接，所述温度传感器与多通道温度采集记录仪连接。 

优选地，所述发热片平行分布于石棉网上；所述温度传感器分布于石棉网上相邻两条发热片之间的区域内。

所述石棉网一端设有带电流输入端口和数据输出端口的插板；所述导线与电流输入端口连接，电流输入端口与发热片连接；所述温度传感器与数据输出端口连接，数据输出端口通过数据采集传输线与多通道温度采集记录仪连接。

所述电流调节器上设有A电源开关、工作指示灯和输出功率刻度条；所述输出功率刻度条上设有电流强度调节开关。工作指示灯用来显示电流调节器的工作状态，通过滑动电流强度调节开关至不同刻度来改变回路电流，从而调节转化后的温度。

所述多通道温度采集记录仪上设有B电源开关、通道工作指示灯和USB数据接口。可对温度进行24h全自动实时跟进采集，最有较高精度。同时USB数据接口的设置便于数据提取。

所述的电流调节器、多通道温度采集记录仪均为市售的现有产品。

结果表明该装置可精确至0.1℃，满足工程试验的要求。

下面结合设计原理对本实用新型作进一步说明：

研究结构的热问题主要包括两部分内容：首先是传热问题研究，以确定温度场，然后是热应力问题研究，即在已知温度场的情况下确定应力应变。为了掌握温度应力的发展过程和分布规律，首先要分析温度场。而分析的主要途径为理论研究、实测研究与试验模拟，近些年来，国内外对温度问题进行了大量的研究工作，温度场的计算理论已逐步成熟，主要有：用热传导微分方程求解、采用近似数值模拟以及运用半理论半经验公式的方法，同时有限元软件的不断发展也为温度场的分析提供了很好的契机。但是在试验模拟方面却相对滞后，究其原因主要是没有一种有效的试验装置对温度场进行模拟。