[实用新型]用于结构力学几何组成分析的六边形教具

说明书

用于结构力学几何组成分析的六边形教具，属于土木工程领域，为解决结构力学几何组成分析教学内容的直观性问题，要点是由五根边薄钢片和展示底座围接而成六边形，六边形内部通过连线薄钢片维持体系稳定，相邻边薄钢片间以端部铰接于六边形顶点，连线薄钢片的一个端部与六边形一顶点铰接，该连线薄钢片另一个端部与该顶点的正相对顶点铰接，两个单独端部与底部展示座铰接，效果是使得结构力学几何组成分析教学内容更直观性。

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，涉及一种结构力学实验教学的教具。

背景技术

结构力学是高等院校土木工程专业的必修学科，理论教学一直以来是高等院校结构力学的主要教学方法，但随着高等教育对实验教学的重视，开展结构力学实验也成为一种势在必行的趋势。

结构力学以杆件结构为主要研究对象，杆件结构是由众多杆件组成的，几何组成分析作为结构力学课程的开篇章节，从几何构造的角度讨论杆件结构的合理组成规律。

几何组成分析中，杆件体系可分为两类：几何可变体系、几何不变体系；其中，几何可变体系又可以分为几何常变体系和几何瞬变体系。但学生仅仅通过书本上的学习，难以体会不同体系在荷载作用下的受力特性及位移特性，而由于现阶段实验室条件，不可能满足所有学生的实验要求。

在平面体系的几何组成分析中，最基本的规律是铰接两刚片规则和三刚片规则。三刚片规则中表明，三个刚片用三个铰两两相连，且三个铰不在一条直线上，则组成几何不变的整体，且没有多余约束；对于三个铰共线则为瞬变体系。射影几何中关于无穷远点和无穷远线的结论中认为，各个无穷远点都在同一直线上，此直线为无穷远线。本实用新型针对三刚片规则中较难理解的六边形体系，提供了一种用于结构力学几何组成分析教学的六边形教具，可通过手动施加任意荷载，以目测的方法看出结构的位移量变化，以杆件的失稳变形量作为衡量杆件受力的指标，实现了直观分析上述体系的几何组成，并拓展为普通六边形体系的几何组成分析，为结构力学几何组成分析教学的顺利进行奠定了基础。

实用新型内容

为解决结构力学几何组成分析教学内容的直观性问题，对三刚片规则中较难理解的六边形体系以实现直观分析，本实用新型提供一种用于结构力学几何组成分析教学的六边形教具。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于结构力学几何组成分析的六边形教具，由五根边薄钢片和展示底座围接而成六边形，六边形内部通过连线薄钢片维持体系稳定。六边形的顶点以边薄钢片的端部铰接构成，边薄钢片的端部分为两种，其一是两个相邻边薄钢片铰接形成的端部，其二是与展示支座铰接的单独端部，该端部没有相邻的边薄钢片与其铰接。由边薄钢片围接而成的六边形各顶点中，任一顶点与该顶点的正相对顶点间以连线薄钢片连接，且连线薄钢片的一个端部与一顶点铰接，该连线薄钢片另一个端部与该顶点的正相对顶点铰接，两个单独端部与展示底座铰接，也就是说6个顶点中，4个顶点是相邻两个边薄钢片间铰接而形成，剩余2个顶点，由于无相邻的边薄钢片铰接而形成顶点，因而是单独端部，该单独端部与展示支座铰接而形成顶点。

作为技术方案的补充，以端部铰接的边薄钢片之间的铰接结构为：于边薄钢片端部制作圆孔，并由结点轴与圆孔配合形成铰接。

作为技术方案的补充，顶点与连线薄钢片之间的铰接结构为：于边薄钢片端部、连线薄钢片端部均制作圆孔，并由结点轴与圆孔配合形成铰接。

作为技术方案的补充，所述的结点轴包括结点轴中间盘、结点轴一层螺母、结点轴二层螺母，结点轴一层螺母与结点轴二层螺母均主要由中心螺纹钉与具有螺纹孔的铝合金本体组成，结点轴中间盘主要由具有螺纹孔的铝合金本体组成，由结点轴二层螺母的中心螺纹钉穿过边薄钢片并拧入结点轴一层螺母的螺纹孔，结点轴一层螺母的中心螺纹钉穿过连线薄钢片拧入结点轴中间盘的螺纹孔。