[发明专利]一种便携式桁架结构实验装置

说明书

一种便携式桁架结构实验装置，属于土木工程专业结构力学的教学实践领域。包括基础框架、可拆卸横梁、定位支杆、滑道、铰支座、桁架结构、反光板、测量设备和采集设备。该装置结构简单、装卸方便、可重复利用、测量结果准确、可同步至大屏幕并直接得到结构影响线，能够实现结构力学影响线教学内容的课堂演示。通过实验，使学生们更加准确理解结构力学影响线相关理论。

技术领域

本发明属于土木工程专业结构力学的教学实践领域，涉及静定桁架结构实验装置，可进行结构力学中桁架影响线的课堂演示实验。

背景技术

结构力学是高等院校土木工程专业必修学科，主要以梁、拱、桁架、刚架等杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律和受力性能。

目前高等院校结构力学的教学方法主要是理论教学，缺少对相关力学原理的实验验证，导致部分同学对相关理论理解不够深入，甚至对相关理论产生质疑。因此，在结构力学教学中引入实验环节是其教学发展的必然趋势。

在结构力学教学的影响线部分，经常以桁架结构为研究对象，但实验室中的桁架结构模型大多十分笨重，并不适合进入课堂，所以发明一种易于拆卸、方便携带的桁架结构模型以研究结构力学中影响线的相关理论，尤为重要。

发明内容

为改变目前结构力学课堂教学中缺乏影响线实验演示环节的现状，发明一种便携桁架结构实验装置，该装置结构简单、装卸方便、可重复利用、测量结果准确、可同步至大屏幕并直接得到结构影响线，能够实现结构力学影响线教学内容的课堂演示。通过实验，使学生们更加准确理解结构力学影响线相关理论。

本发明的技术方案：

一种便携式桁架结构实验装置，包括基础框架1、可拆卸横梁2、定位支杆3、滑道4、铰支座5、桁架结构、反光板13、测量设备和采集设备。所述的基础框架1依靠其自重保证整个装置的稳定；可拆卸横梁2共两根，每根可拆卸横梁2上均连接一根定位支杆3，定位支杆3与基础框架1底座垂直，两根可拆卸横梁2分别与基础框架1的两根立柱垂直；滑道4固定在其中一根可拆卸横梁2上；铰支座5共两个，分别固定于另一根可拆卸横梁2和滑道4上，两个铰支座5位于同一水平线上；桁架结构包括定长杆件、可伸缩杆件和铰结点6，定长杆件由一对钢片7组合构成，保证模型的空间稳定性；可伸缩杆件由调节螺杆9、刻度盘10、指针14、两个夹紧装置8和两对钢片7构成，可伸缩杆件的每对钢片7通过一个夹紧装置8固定成一个整体，调节螺杆9两端与两个夹紧装置8连接，指针14固定于夹紧装置8上，刻度盘10固定于调节螺杆9上，转动调节螺杆9即可调节杆件长度，并可读出调节螺杆9的转动角度，进而推算出杆件长度的变化量；所有的定长杆件及可伸缩杆件之间通过铰结点6相连成一个整体，每个铰结点6上均固定一个反光板13，用以反射激光位移计11发射的激光；测量设备为激光位移计11，用于测量模型各点的位移；采集设备为多模结构参量遥测系统终端，采集模型各点位移；所述的激光位移计11通过支撑板12固定于基础框架1的横梁和底座上，分别与铰结点6的位置竖向对齐，用于测量模型铰结点6的位移；采集设备为多模结构参量遥测系统终端，采集模型各点位移。

本发明的有益效果：按照本发明制造的便携式桁架结构实验装置集方便和科学于一身，既能进行真实实验，又能即时将实验结果进行处理，十分适宜在时间有限的课堂上进行演示；同时，该实验操作简单，便于新手学习，十分适合学生动手操作。

附图说明

图1是本发明便携式桁架结构实验装置主视图。

图2是本发明便携式桁架结构实验装置侧视图。

图3是本发明便携式桁架结构实验装置俯视图。

图中：1基础框架，2可拆卸横梁，3定位支杆，4滑道，5铰支座，6铰结点，7钢片，8夹紧装置，9调节螺杆，10刻度盘，11激光位移计，12支撑板，13反光板，14指针。