本实用新型专利技术提供一种多功能桁架结构实验装置，属于土木工程专业结构力学教学领域。该装置包括桁架结构、加载设备、支承设备和测量设备。该装置通过反力架横梁支撑整个桁架结构，利用加载设备进行加载与卸载，通过测量设备反馈实验数据。桁架结构由杆件和铰节点盘连接而成；固定铰支座与垫块固定，可动铰支座可在垫块上滑动，两种支座均与铰节点盘连接，支撑桁架结构；涡轮螺旋加载杆与力传感器连接，并通过杆件与铰节点盘相连。该装置模型简单，实验方便、灵活、准确和实用，更重要的是杆件和铰节点盘可重复组装利用，可根据学生的要求灵活安装，充分展示学生的创造性思维，特别适合于结构力学桁架结构教学实验和科学研究。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种多功能桁架结构实验装置，属于土木工程专业结构力学教学领域。该装置包括桁架结构、加载设备、支承设备和测量设备。该装置通过反力架横梁支撑整个桁架结构，利用加载设备进行加载与卸载，通过测量设备反馈实验数据。桁架结构由杆件和铰节点盘连接而成；固定铰支座与垫块固定，可动铰支座可在垫块上滑动，两种支座均与铰节点盘连接，支撑桁架结构；涡轮螺旋加载杆与力传感器连接，并通过杆件与铰节点盘相连。该装置模型简单，实验方便、灵活、准确和实用，更重要的是杆件和铰节点盘可重复组装利用，可根据学生的要求灵活安装，充分展示学生的创造性思维，特别适合于结构力学桁架结构教学实验和科学研究。【专利说明】多功能桁架结构实验装置
本技术涉及一种结构力学教学实验的装置，特别涉及多功能桁架结构实验装置，属于土木工程专业结构力学教学领域。
技术介绍
随着我国国民经济水平的发展，结构美观、受力合理的桁架结构建筑物不断涌现，因此，在土木工程专业结构力学教学中的桁架结构的受力特性就显得尤为重要。另外，在结构力学教学中，关于桁架结构的理论知识较多，而学生在理论上理解比较困难。在日益重视实践教学的背景下，桁架结构的模型实验就成为结构力学教学实验的重要内容之一。 桁架结构具有良好的受力性能，对研究结构力学中的很多理论知识有很大的作用。但是，如何选择一种简单、连接方便，而又能充分验证结构力学中许多原理的装置却不容易。本技术提供了一种比较合理的桁架结构实验装置。
技术实现思路
为了克服现有的桁架结构实验装置难以满足结构力学多原理的验证实验，以及形式固定、不能重复利用、测量结果误差较大的缺陷，本技术旨在提供一种桁架结构实验装置，该装置结构简单、可重复利用、测量结果准确，能满足结构力学实验的要求。 本技术的多功能桁架结构实验装置，包括桁架结构、加载设备、支承设备和测量设备四部分，其中: 桁架结构:该桁架结构由杆件和铰节点盘连接而成。铰节点盘呈锯齿状，相邻锯齿间夹角为45度，锯齿由中心到外缘逐渐变粗；锯齿的外缘凹槽，杆件插入凹槽，通过螺栓进行连接。由于铰节点盘锯齿靠近中心一段较薄，所以在结构受力时杆件主要受到轴力作用，弯矩影响可以忽略，从而满足桁架结构的特性。铰节点盘具有铰节点的特性，通过螺栓与杆件进行连接，所以铰节点盘和杆件可以重复使用，模型也可以根据需要自主设计。 加载设备:加载设备包括涡轮螺旋加载杆、力传感器、杆件。涡轮螺旋加载杆上端固定在支承设备中的上端反力架横梁上，下端与力传感器相连；力传感器另一端与杆件相连，杆件末端与桁架结构中的铰节点盘连接，从而组成整套加载设备。涡轮螺旋加载杆可手动控制，并且可以施加拉力和压力，通过力传感器在计算机上显示所加荷载，实现结构的加载与卸载。 支承设备:包括桁架结构的约束支承和支承骨架两部分。约束支承包括固定铰支座、可动铰支座和垫块。固定铰支座有支承杆件，支承杆件分为水平支承杆件和竖直支承杆件，均与铰节点盘连接；可动铰支座有竖直支承杆件，竖直支承杆件与桁架结构中的铰节点盘连接；固定铰支座与垫块固定，可动铰支座可在垫块上水平滑动。支承骨架包括反力架横梁、立柱和底座。支承骨架有上下两个反力架横梁，上端反力架横梁与加载设备中的涡轮螺旋加载杆连接，下端反力架横梁与垫块连接，立柱用于固定上下两个反力架横梁，底座支撑整个装置。 测量设备:包括力传感器、应变片和位移计。力传感器用于测量荷载大小；应变片贴于杆件上可反映杆件的轴力及弯矩大小，应变片贴于固定铰支座中支承杆件两侧可反映支座反力；位移计置于测点处，可读出所测方向的位移值。 本技术的有益效果是根据设计者的需要，桁架结构模型可连接成不同结构形式，并且杆件和铰节点盘可重复利用；根据实验要求，可在所需测量的杆件上贴应变片，在支座上贴应变片测定支座反力，可在不同节点处进行加载，可测量不同位置的水平位移或者竖向位移；可自由控制加载速度，通过计算机进行实时监控；通过实验，本技术测量精度高，与结构力学所计算的理论值相比误差很小，适合大规模的教学实验，也适合学生在该装置下进行设计、研究。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术所述测定静定桁架结构内力及位移实验装置原理图。 图2是本技术所述验证功的互等定理实验装置原理图。 图3是本技术所述力法实验装置原理图。 图4是本技术所述铰节点盘图。 图中:1、2反力架横梁；3涡轮螺旋加载杆；4力传感器； 5杆件；6铰节点盘；7固定铰支座；8可动铰支座；9位移计； 10垫块；11位移计；12千斤顶。 【具体实施方式】 实施例1 一种测定静定桁架结构内力及位移实验装置，如图1所示。桁架结构通过杆件5与铰节点盘6进行连接组装；铰节点盘6与固定铰支座7和可动铰支座8连接，形成约束体系，支座放置在垫块10上面；加载装置包括涡轮螺旋加载杆3和力传感器4，通过与铰节点盘6连接实现对桁架结构的加载；位移计9与测点接触，测量位移；整个桁架结构体系与反力架横梁1、2连接固定，组成实验装置。 在所测杆件5上贴应变片，通过涡轮螺旋加载杆3进行分级加载，测出结构应变值及测点位移，再根据材料的本构关系得出结构的内力。 实施例2 验证功的互等定理:第一步进行分级加载，每级加载时均要调节千斤顶12保证该节点处位移为零，并测出所加荷载和对应千斤顶轴力；第二步撤掉加载设备，利用千斤顶12施加位移，测出加载点和千斤顶处位移。 实施例3 验证力法的基本原理:第一步进行分级加载，每级加载时均要调节千斤顶12保证该节点处位移为零，并测出所加荷载和对应千斤顶轴力；第二步撤掉千斤顶12，施加分级荷载，测出测点位移；第三步安装千斤顶12，撤掉加载设备，利用千斤顶施加分级荷载，测出测点位移。【权利要求】1.一种多功能桁架结构实验装置，其特征是:该多功能桁架结构实验装置包括桁架结构、加载设备、支承设备和测量设备；桁架结构由杆件和铰节点盘连接而成；加载设备包括涡轮螺旋加载杆、力传感器和杆件；支承设备包括桁架结构的约束支承和支承骨架，约束支承包括固定铰支座、可动铰支座和垫块；支承骨架包括反力架横梁、立柱和底座；测量设备包括力传感器、应变片和位移计，力传感器用于测量荷载大小；应变片贴于杆件上可反映杆件的轴力及弯矩大小，应变片贴于固定铰支座中支承杆件两侧可反映支座反力；位移计置于测点处，测定位移。2.根据权利要求1所述的桁架结构实验装置，其特征是:铰节点盘呈锯齿状，相邻锯齿间夹角为45度，锯齿由中心到外缘逐渐变粗。3.根据权利要求1所述的桁架结构实验装置，其特征是:加载设备包括涡轮螺旋加载杆、力传感器和杆件，涡轮螺旋加载杆的上端固定在支承设备中的上端反力架横梁上，涡轮螺旋加载杆的下端与力传感器相连；力传感器另一端与杆件相连，杆件末端与祐1架结构中的铰节点盘连接。4.根据权利要求1所述的桁架结构实验装置，其特征是:固定铰支座有支承杆件，支承杆件分为水平支承杆件和竖直支承杆件，均与铰节点盘连接；可动铰支座有竖直支承杆件，竖直支承杆件与桁架结构中的铰节点盘连接；固定铰支座与垫块固定，可动铰支座可在垫块上水平滑动。【文档编号】G09B23/08GK203982627SQ20本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能桁架结构实验装置，其特征是：该多功能桁架结构实验装置包括桁架结构、加载设备、支承设备和测量设备；桁架结构由杆件和铰节点盘连接而成；加载设备包括涡轮螺旋加载杆、力传感器和杆件；支承设备包括桁架结构的约束支承和支承骨架，约束支承包括固定铰支座、可动铰支座和垫块；支承骨架包括反力架横梁、立柱和底座；测量设备包括力传感器、应变片和位移计，力传感器用于测量荷载大小；应变片贴于杆件上可反映杆件的轴力及弯矩大小，应变片贴于固定铰支座中支承杆件两侧可反映支座反力；位移计置于测点处，测定位移。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈廷国，王衡，吴江龙，赵广军，徐凤娇，张立，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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