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    正规重庆时时彩微信群: 一种多跨梁结构实验模型和实验方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610847765.8

    申请日:

    2016.09.23

    公开号:

    CN106353054A

    公开日:

    2017.01.25

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 5/00申请日:20160923|||公开
    IPC分类号: G01M5/00 主分类号: G01M5/00
    申请人: 大连理工大学
    发明人: 陈廷国; 李映雪; 胡乔元; 任珵娇; 谢鹏; 勾国勇
    地址: 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
    优先权:
    专利代理机构: 大连理工大学专利中心 21200 代理人: 梅洪玉;潘迅
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610847765.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.10.16|||2017.03.01|||2017.01.25

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种多跨梁结构实验模型和实验方法,包括多跨梁结构、电动伺服加载装置、转角约束及加载装置、支承及约束装置和测量设备;所述多跨梁结构分为静定结构和超静定结构两种基本结构,两种基本结构均通过杆件和销栓连接而成;所述的电动伺服加载装置有两种结构,两种结构与控制系统一起工作,都有位移控制加载和荷载控制加载两种方式;所述的转角约束及加载装置包括丝杠升降机、扭矩传感器、随动圆盘和连接件;所述的支承及约束装置包括反力框架和多跨梁结构的约束支承;所述的测量设备包括力传感器、应变片、转角传感器和百分表。该装置结构简单、可重复利用、测量结果准确,能够实现结构力学影响线和力矩分配法等教学内容的实验化。

    权利要求书

    1.一种多跨梁结构实验模型,其特征在于,该多跨梁结构实验模型包括多跨梁结构、电
    动伺服加载装置、转角约束及加载装置、支承及约束装置和测量设备;
    所述的多跨梁结构分为静定多跨梁结构和超静定多跨梁结构;
    所述静定多跨梁结构包括矩形薄片杆件(1a、1b)和螺栓(2b);矩形薄片杆件(1a)一端
    通过螺栓(2b)与矩形薄片杆件(1b)的一端相连,实现两根杆件铰接;另一端通过销栓(2a)
    与固定铰支座相连,中间部位通过销栓(2a)与活动铰支座相连;矩形薄片杆件(1b)的另一
    端通过销栓(2a)与活动铰支座相连,静定多跨梁结构与支座连接;
    所述超静定多跨梁结构包括矩形薄片杆件(1c、1b)和螺栓(2b);矩形薄片杆件(1c)一
    端通过螺栓(2b)与矩形薄片杆件(1b)的一端相连,实现两杆件铰接;另一端通过T形挡块
    (2c-1)和矩形挡块(2c-2)的夹持,与固定支座(3a)相连,用于固定矩形薄片杆件(1b);矩形
    薄片杆件(1c)中间与活动铰支座相连,实现铰接;所述的矩形薄片杆件(1b)的另一端通过
    销栓(2a)与活动铰支座相连,实现超静定多跨梁结构与支座的连接;
    所述的电动伺服加载装置有两种结构,两种结构分别与其控制系统连接,两种结构均
    有位移控制加载和荷载控制加载两种方式;
    第一种电动伺服加载装置包括低频电动缸(4)、连接件(5)、加载杆(6)和杆件夹具A
    (7),用于竖向荷载直接作用在矩形薄片杆件(1a、1b和1c);所述的低频电动缸(4)一端与小
    车平台(10)相连,小车平台(10)安装在反力框架(11)的导轨上;所述的低频电动缸(4)另一
    端通过带螺纹连接件(5)与加载杆(6)相连,加载杆(6)与杆件夹具A(7)相连;
    第二种电动伺服加载装置包括低频电动缸(4)、连接件(5)、加载杆(6)、杆件夹具B(8)
    和分配梁(9);所述的小车平台(10)、低频电动缸(4)、连接件(5)和加载杆(6)依次相连,杆
    件夹具B(8)与分配梁(9)相连,分配梁(9)通过销栓(2a)将荷载传递到矩形薄片杆件(1a、1b
    和1c),实现外力加载;分配梁(9)与销栓(2a)连接的部位具有与销栓(2a)外径一致的弧形
    缺口,保证外力加载过程的稳定性;
    所述的转角约束及加载装置(12)包括丝杠升降机(12a)、扭矩传感器(12b)、随动圆盘
    (12c)和连接件(12e);所述的丝杠升降机(12a)底部固定在矩形空心垫块(12f)上,矩形空
    心垫块(12f)固定在小车平台(10)上,矩形空心垫块(12f)用于保证丝杠升降机(12a)和矩
    形薄片杆件(1a、1b和1c)高度一致;所述的扭矩传感器(12b)一端固定在随动圆盘(12c)上,
    另一端其轴承插入丝杠升降机(12a)中;所述的连接件(12e)一端与随动圆盘(12c)相连,中
    部插入铰支座(3b)的圆孔中,另一端连接转角传感器,用于测量转角大??;所述的连接件
    (12e)的中部的用于穿过矩形薄片杆件(1a、1b和1c),孔洞顶部插入螺丝将矩形薄片杆件杆
    件(1a、1b和1c)固接在连接件(12e)上;
    所述的支承及约束装置包括反力框架(11)和多跨梁结构的约束支承;所述反力框架
    (11)包括反力架(11a)和两个底座(11b),所述的反力架(11a)包括内置导轨的上下两个横
    梁和内置导轨的左右两个立柱,上下横梁导轨安装小车平台(10);所述的矩形方墩(13)固
    定在下横梁安装的小车平台(10)上,矩形方墩(13)上方固定圆柱体垫块(14)或固定滑道
    (15),当矩形方墩(13)上方固定圆柱体垫块(14)时,圆柱体垫块(14)上方连接固定支座
    (3a)或铰支座(3b),实现固定支座或固定铰支座;当矩形方墩(13)上方固定滑道(15)时,滑
    道(15)上方连接铰支座(3b),实现活动铰支座;所述的固定支座、固定铰支座和活动铰支座
    构成支承结构;
    所述的测量设备包括力传感器、应变片、转角传感器和百分表;所述的应变片粘贴在矩
    形薄片杆件(1a、1b和1c)上、下两侧不同位置,通过所测应变值计算杆件内力大小和支座反
    力;所述的低频电动缸(4)的力传感器测量外力对多跨梁结构所施加的荷载值;所述的转角
    传感器固定在连接件(12e)上,用于测得结点处转角;所述的百分表固定在反力框架(11)
    上,用于测量矩形薄片杆件(1a、1b和1c)不同位置的位移;测量设备通过数据采集分析系统
    与计算机连接,通过计算机对各项数据进行实时监测。
    2.根据权利要求1所述的一种多跨梁结构实验模型,其特征在于,所述的杆件夹具A(7)
    包括连接件(7a)、销钉(7b)、凹形杆件夹片(7c)和凹形杆件夹片(7d);所述的连接件(7a)一
    端与加载杆(6)连接,另一端与销钉(7b)连接;所述的杆件夹片(7c)与销钉(7b)连接,杆件
    夹片(7d)与杆件夹片(7c)相连,将杆件(1a、1b和1c)夹持固定。
    3.根据权利要求1或2所述的一种多跨梁结构实验模型,其特征在于,所述的杆件夹具B
    (8)包括连接件(8a)、圆柱形插销(8b)、H形杆件夹片(8c)和矩形杆件夹片(8d);所述的连接
    件(8a)一端与加载杆(6)相连,另一端通过销孔与圆柱形插销(8b)相连;圆柱形插销(8b)再
    与带有销孔的H形杆件夹片(8c)一端相连;H形杆件夹片(8c)另一端与矩形杆件夹片(8d)相
    连,用于将分配梁(9)夹持固定。
    4.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的静定多跨梁结构实验模型
    用于静力法作静定多跨梁内力影响线实验,其特征在于以下步骤:
    第一步,组装静定多跨梁结构,并确定各实验点位置,矩形薄片杆件(1a)从左到右依次
    为A、B、C、D和E,其中最左端标注A、中间与支座(2a)相连的位置标注C、右端和矩形薄片杆件
    (1b)相连的位置标注E;矩形薄片杆件(1b)从左到右再依次为F、G、H,其中H在最右侧;测量
    各实验点之间的距离,即AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH之间的距离;矩形薄片杆件(1a)和矩形薄
    片杆件(1b)在各实验点中间贴有应变片,测量各应变片到相邻实验点的位置;
    第二步,将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点B,在B点
    与矩形薄片杆件(1a)相连;
    第三步,对静定多跨梁结构进行预加载,并平衡力传感器;
    第四步,采用分级加载方式在实验点位置施加竖向荷载Fp,同时测量矩形薄片杆件(1a、
    1b)上各点应变片的数值,计算出各点弯矩,并求出实验点位置在单位荷载作用下各应变片
    处的弯矩;
    第五步,重复第四步实验至少三次,求出实验点位置在单位荷载作用下各应变片处的
    弯矩平均值;
    第六步,绘制在单位荷载作用在实验点位置时的多跨梁结构弯矩图,并求出支座反力;
    第七步,将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点D,在D点
    与矩形薄片杆件(1a)相连,重复第四步到第六步;
    第八步,将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点F,在F点
    与矩形薄片杆件(1b)相连,重复第四步到第六步;
    第九步,将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点G,在G点
    与矩形薄片杆件(1b)相连,重复第四步到第六步;
    第十步,根据实验点B、D、F和G施加单位荷载时,A点的支座反力值,绘制A点支座反力影
    响线;同理,可以求出C和H处支座反力影响线;
    第十一步,根据实验点B、C、D、F和G施加单位荷载时,B点弯矩值,绘制B点弯矩影响线;
    同理,绘制任一点内力影响线。
    5.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的静定多跨梁结构实验模型
    用于机动法作静定多跨梁内力影响线实验,其特征在于以下步骤:
    第一步,组装静定多跨梁结构,并确定各实验点位置,矩形薄片杆件(1a)从左到右依次
    标注A、B、C、D和E,其中最左端标注A、中间与支座(2a)相连的位置标注C、右端和矩形薄片杆
    件(1b)相连的位置标注E;矩形薄片杆件(1b)从左到右再依次标注F、G、H,其中H在最右侧;
    测量各实验点之间的距离,即AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH之间的距离;在B、D、F、G位置布置百分
    表;
    第二步,去掉实验点A处固定铰支座;
    第三步,在实验点处连接第一种电动伺服加载装置,在实验点处再布置一个百分表;
    第四步,对静定多跨梁结构进行预加载,各点百分表置零;采用分级加载方式在实验点
    位置施加竖向荷载Fp,同时读取各点百分表读数,求出实验点产生单位位移时,其他各点百
    分表位移值;
    第五步,重复第四步实验至少三次,求出实验点位置在单位位移作用下各点百分表的
    位移平均值;
    第六步,将各点百分表位移平均值连线,作出实验点支座反力影响线;
    第七步,去掉实验点C处活动铰支座,重复第三步到第六步,作出C点支座反力影响线;
    第八步,去掉实验点H处活动铰支座,重复第三步到第六步,作出H点支座反力影响线。
    6.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的静定多跨梁结构实验模型
    用于结点承载方式下静定多跨梁的内力影响线实验,其特征在于以下步骤:
    第一步,组装静定多跨梁结构,并确定各实验点位置,矩形薄片杆件(1a)进行四等分,
    每一段长度等于分配梁长度,从左到右依次标注实验点A、B、C、D和E,其中A点安装固定铰支
    座,D点安装活动铰支座,E点和矩形薄片杆件(1b)相连;矩形薄片杆件(1b)进行二等分,每
    一段长度等于分配梁长度,中间位置标注F,右端与活动铰支座连接位置标注G;测量分配梁
    长度;矩形薄片杆件(1a)和矩形薄片杆件(1b)在各实验点中间贴有应变片,测量各应变片
    到相邻实验点的位置;
    第二步,将分配梁(9)安装在实验点A和B上;
    第三步,在分配梁(9)上布置两个实验点H和I,测量两个实验点的位置;
    第四步,在分配梁(9)的实验点H安装第二种电动伺服加载装置;
    第五步,对静定多跨梁结构进行预加载,并平衡力传感器;采用分级加载方式在实验点
    位置施加竖向荷载Fp,同时测量矩形薄片杆件(1a、1b)上各点应变片的数值,计算出各点弯
    矩,并求出实验点位置在单位荷载作用下各应变片处的弯矩;
    第六步,重复第五步实验至少三次,求出实验点位置在单位荷载作用下各应变片处的
    弯矩平均值;
    第七步,绘制在单位荷载作用在实验点位置时的多跨梁结构弯矩图,并求出支座反力;
    第八步,安装第二种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点I,重复第五
    步到第七步;
    第九步,根据分配梁(9)安装于实验点H和I并施加单位荷载时A点的支座反力值,计算
    出分配梁(9)与矩形薄片杆件(1a或1b)连接点处施加单位荷载时A点的支座反力值;同理,
    可以求出分配梁(9)与矩形薄片杆件(1a或1b)连接点处施加单位荷载时D和G的支座反力
    值;
    第十步,将分配梁(9)依次安装于实验点B和C、C和D、F和G,重复第五步到第九步;
    第十一步,安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点E,重复第
    五步到第七步;
    第十二步,根据实验点A、B、C、D、E、F、G施加单位荷载时B点弯矩值,绘制B点弯矩影响
    线;同理,绘制任一点内力影响线;
    第十三步,根据实验点A、B、C、D、E、F、G施加单位荷载时A点支座反力值,绘制A点支座反
    力线;同理,绘制D、G点支座反力影响线。
    7.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的超静定多跨梁结构实验模
    型用于静力法作超静定多跨梁内力影响线实验,其特征在于以下步骤:
    连接超静定多跨梁结构,静力法作超静定多跨梁内力影响线的实验方法与静力法作静
    定多跨梁内力影响线的实验方法相同。
    8.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的超静定多跨梁结构实验模
    型用于机动法作超静定多跨梁支座反力影响线实验,其特征在于以下步骤:
    连接超静定多跨梁结构,机动法作超静定多跨梁支座反力影响线的实验方法与机动法
    作静定多跨梁支座反力影响线的实验方法相同。
    9.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的超静定多跨梁结构实验模
    型用于机动法作超静定多跨梁转角影响线实验,其特征在于以下步骤:
    第一步,组装超静定多跨梁结构,并确定各实验点位置,矩形薄片杆件(1c)从左到右依
    次标注A、B、C、D、E、F和G,其中最左端标注A、中间与支座(2a)相连的位置分别标注D和F、右
    端和矩形薄片杆件(1b)相连的位置标注G;矩形薄片杆件(1b)从左到右再依次标注G、H、I,
    其中I在最右侧;测量各实验点之间的距离,即AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、HI之间的距离;在B、
    C、E、G、H位置布置百分表;
    第二步,在实验点D位置支座处安装转角约束及加载装置(12);
    第三步,转动丝杠升降机(12a)的手轮,对超静定多跨梁结构进行预加载,并平衡转角
    传感器,各点百分表置零;
    第四步,采用分级加载方式在实验点位置施加转角θ,同时读取各点百分表读数,求出
    实验点产生单位转角时,其他各点百分表位移值;
    第五步,重复第四步实验至少三次,求出实验点位置在单位转角作用下各点百分表的
    位移平均值;
    第六步,将各点百分表位移平均值用光滑线连接,作出实验点转角位移影响线;
    第七步,在实验点D位置支座处安装转角约束及加载装置(12),重复第三步到第六步,
    作出D点转角位移影响线;
    第八步,在实验点F位置支座处安装转角约束及加载装置(12),重复第三步到第六步,
    作出F点转角位移影响线;
    第九步,在实验点I位置支座处安装转角约束及加载装置(12),重复第三步到第六步,
    作出I点转角位移影响线。
    10.将上述权利要求1或2或3所述的多跨梁结构实验模型中的超静定多跨梁结构实验
    模型用于机动法作超静定多跨梁力矩分配法实验,其特征在于以下步骤:
    第一步,组装超静定多跨梁力矩分配法原结构实验装置图,并确定各实验点位置,矩形
    薄片杆件(1c)从左到右依次标注A、B、D和C,其中最左端标注A、中间与支座(2a)相连的位置
    分别标注B、最右端标注C;矩形薄片杆件(1c)上、下表面贴有应变片,测量各应变片到相邻
    实验点的位置;
    第二步,将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点D,在D点
    与矩形薄片杆件(1c)相连;
    第三步,对超静定多跨梁结构进行预加载,并平衡力传感器;
    第四步,采用分级加载方式在实验点D位置施加竖向荷载Fp,同时测量矩形薄片杆件
    (1c)上各点应变片的数值,计算出各点弯矩;
    第五步,重复第四步实验至少三次,求出实验点位置在竖向荷载Fp作用下各应变片处的
    弯矩平均值,绘制超静定多跨梁原结构弯矩图;
    第六步,在B点支座处安装转角约束及加载装置(12),约束B点转动,重复第三步到第五
    步,作出超静定多跨梁约束转角下荷载作用弯矩图,求出B点约束弯矩Mp;
    第七步,拆卸第一种电动伺服加载装置,转动丝杠升降机(12a)的手轮,对超静定多跨
    梁结构进行反向预加载,并平衡扭矩传感器(12b);
    第八步,转动丝杠升降机(12a)的手轮,施加弯矩-Mp,同时测量矩形薄片杆件(1c)上各
    点应变片的数值,计算出各点弯矩;
    第九步,重复第七步和第八步实验至少三次,作出超静定多跨梁节点转角单独作用弯
    矩图;
    第十步,将第六步和第九步的弯矩图叠加,并与第五步的弯矩图比较。

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    一种 多跨梁 结构 实验 模型 方法
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