[发明专利]一种大攻角桥梁断面模型风洞自由振动试验装置

说明书

本发明涉及风洞试验技术领域，具体的为一种大攻角桥梁断面模型风洞自由振动试验装置，包括刚性支架，刚性支架两端设有旋转弹簧悬架系统，旋转弹簧悬架系统包括用于调节桥梁断面模型风攻角的转动机构以及用于安装桥梁断面模型的悬挂机构，刚性支架上还设有驱动转动装置转动角度发生变化从而带动桥梁断面模型转动的驱动装置，通过本试验装置中的旋转弹簧悬架系统可有效保证桥梁断面模型的自由振动，提高了振动稳定性，驱动装置还能带动旋转弹簧悬架系统中的环形转盘转动，实现对桥梁断面模型风攻角的调节，能够实现快速、精确地调节风攻角，规避了传统的人工调节风攻角所带来的误差，使得试验结果更加精确。

技术领域

本发明涉及风洞试验装置技术领域，具体的为一种大攻角桥梁断面模型风洞自由振动试验装置。

背景技术

桥梁颤振是一种由桥梁断面本身运动产生气动负阻尼而引发的发散振动。1940年美国Tacoma大桥的风毁事故就是桥梁颤振破坏的典型代表。现有针对桥梁颤振性能的试验在风洞中进行，主要手段有自由振动试验和强迫振动试验两种，其中自由振动方法得到广泛应用。

现有的自由振动装置往往通过人工手段调整风攻角(桥梁断面与来流风所成夹角)，调节风攻角耗时长且人为误差对风攻角的精度影响难以避免，如公开号为CN108444670A名为一种桥梁竖向和扭转耦合大振幅自由振动风洞试验装置的中国发明专利，该装置只能通过人工转动轮毂调节桥梁断面模型的风攻角，其存在以下缺点：调节风攻角时操作较为复杂且人工调节风攻角时容易引入人为误差，影响试验精度。

此外，由于桥梁断面的自身重力沿风攻角方向的分量，断面模型会从断面中心发生一定滑移。大风攻角下滑移现象更加明显，而现有自由振动装置大多数没有针对滑移问题设置限位装置，这将大大增加试验误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大攻角桥梁断面模型风洞自由振动试验装置，有效保证桥梁断面模型的自由振动，提高了振动稳定性，还能够快速且准确地调节风攻角，规避了传统的人工调节风攻角所带来的误差，使得试验结果更加精确。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提出了一种大攻角桥梁断面模型风洞自由振动试验装置，包括刚性支架，所述刚性支架两端设有旋转弹簧悬架系统，所述旋转弹簧悬架系统包括用于调节桥梁断面模型风攻角的转动机构以及用于安装桥梁断面模型的悬挂机构；

所述转动机构包括环形转盘，所述环形转盘可转动地设置在所述刚性支架两端，所述悬挂机构固定设置在所述环形转盘上，所述悬挂机构包括安装架，所述安装架上设有相互平行的第一滑轨组和第二滑轨组，所述第一滑轨组和第二滑轨组上分别滑动设有一对用于满足桥梁断面模型自由振动要求的刚度控制器，所述刚度控制器上设有弹簧，分别设置在所述第一滑轨组和第二滑轨组上并位于同一侧的两个刚度控制器上的弹簧之间通过连接件连接，两所述连接件之间设有用于安装桥梁断面模型的夹板，所述夹板的两端分别与两连接件之间铰接连接；

所述刚性支架上还设有驱动所述环形转盘转动角度发生变化从而调节桥梁断面模型风攻角的驱动装置。

进一步，所述刚性支架上位于所述环形转盘下方设有至少两个用于支撑所述环形转盘的第一圆形滚动装置。

进一步，所述环形转盘上方设有对其进行限位的第二圆形滚动装置。

进一步，所述第一圆形滚动装置和所述第二圆形滚动装置上均设有用于限制所述环形转盘侧向移动的限位槽。

进一步，所述驱动装置包括传动机构和驱动所述传动机构运行的电机。

进一步，所述传动机构包括与所述电机输出轴传动连接的第一传动齿轮和与所述第一传动齿轮轴线平行的传动轴，所述传动轴上设有与所述第一传动齿轮啮合的第四传动齿轮。