[发明专利]一种适用于实时耦联动力试验的剪力测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于剪力测量技术领域，特别涉及一种适用于实时耦联动力试验的剪力测量装置及测量方法。

背景技术

实时耦联动力试验方法是一种新型结构动力试验方法，试验中物理子结构与数值子结构之间交界面的剪力测量是这种方法非常重要的一项技术要求。目前，公知的测量剪力的方法是通过应变测量来实现。该方法仅适用于支座处局部应变便于测得的弹性杆件结构，测量器材包括：金属应变片、信号线及配套的数据采集系统。将应变片贴在支座处杆件的两侧，当结构在动力荷载作用下发生变形，通过测量应变片的变形，传给数据采集系统，然后换算为剪力。

发明内容

为了克服现有的应变测量方法中粘贴应变片繁琐，适用条件有限、标定过程工作量大的不足，本发明提供一种适用于实时耦联动力试验的剪力测量装置及测量方法。

本发明所述的剪力测量装置采用的技术方案为：

表面平滑的连接钢板固定在振动台台面上，多条平行的直线导轨固定在连接钢板上，各条导轨上分别安装刚性的滑块；固定板设置在三条导轨的正上方，并与各滑块固接，固定板上部用于安放物理子结构；在固定板上安装一个加速度传感器，测量加速度；在固定钢板及振动台台面上各安装一个固定支撑，两个固定支撑之间采用螺杆连接，并在螺杆上安装轴力传感器；轴力传感器和加速度传感器通过信号线与数据采集系统连接。

所述直线导轨的数量为3条。

所述固定板与各滑块之间分别通过螺栓固接。

本发明提供的使用所述剪力测量装置进行剪力测量的方法，具有以下步骤：

（1）将物理子结构安装在固定板上，并通过螺栓与固定板固接；

（2）通过轴力传感器测出轴力F_N，通过加速度传感器测出固定板的加速度a；

（3）通过公式F_S=F_N+μ(m+m_p)g-ma，得到结构交界面的剪力F_S，其中，μ为滑块与导轨之间的摩擦系数，m为固定板的质量，m_p为物理子结构的质量。

本发明的有益效果为：

在实时耦联动力试验中，将待测模型固定于固定板上，并可以沿滑轨在水平方向滑动，相当于去掉模型在水平方向的约束，通过在待测模型和一个固定支座之间安装轴力传感器，将测待测模型底部的剪力转化成轴力传感器测得的轴力。本发明能够方便快捷的测量物理子结构和数值子结构交界面上的剪力，可以省去现有测量方法中粘贴应变片、标定应力应变曲线等繁琐过程。安装及测量过程便捷，测量精度高，适用性强，且成本低廉，市场竞争力强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标号：

1-振动台台面；2-连接钢板；3-滑块；4-导轨；5-加速度传感器；6-固定板；7-轴力传感器；8-螺杆；9-固定支撑；10-数据采集系统。

具体实施方式

本发明提供一种适用于实时耦联动力试验的剪力测量装置及测量方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明所述的剪力测量装置结构如图1所示，表面平滑的连接钢板2固定在振动台台面1上，3条平行的直线导轨4固定在连接钢板2上，各条导轨4上分别安装刚性的滑块3；固定板6设置在三条导轨4的正上方，并与各滑块3通过螺栓固接，固定板6上部用于安放物理子结构；在固定板6上安装一个加速度传感器5，测量加速度；在固定钢板6及振动台台面1上各安装一个固定支撑9，两个固定支撑9之间采用螺杆8连接，并在螺杆8上安装轴力传感器7；轴力传感器7和加速度传感器5通过信号线与数据采集系统10连接。

使用所述剪力测量装置进行剪力测量时，按以下步骤进行：

（1）将物理子结构安装在固定板6上，并通过螺栓与固定板6固接；

（2）通过轴力传感器8测出轴力F_N，通过加速度传感器5测出固定板6的加速度_a；

（3）通过公式F_S=F_N+μ(m+m_p)g-ma，得到结构交界面的剪力F_S，其中，μ为滑块3与导轨4之间的摩擦系数，m为固定板6的质量，m_p为物理子结构的质量。