CN101246092A - 加载及测试综合实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加载及测试综合实验装置。将长钢立柱、被测结构模型和短钢立柱垂直固接在承台上，长、短钢立柱间通过钢板连接，在长钢立柱上开有与被测结构模型相应高度的孔，其孔两边的轴承孔中装有钢轴，钢轴中设置链轮，钢轴的一端装有编码器，编码器与数据数据采集箱连接，钢板上固定竖直升降气缸，短钢立柱的上端设置水平伸缩气缸，伺服阀接两气缸，伺服阀和控制器与气泵电连接，链条的一端经链轮与被测结构模型连接，另一端与装有砝码的砝码座连接，砝码座位于竖直升降气缸活塞的正上方，其侧面位于水平伸缩气缸活塞的正侧面。该装置能用于结构物的侧向水平静载和侧向冲击动载，并进行相应位移测试。
Description
技术领域
本发明涉及加载及测量装置，尤其是涉及一种加载及测试综合实验装置。
背景技术
土木工程是一门实践性很强的学科，目前国内许多高校为了多方面培养大学生的创新思维和动手能力，培养团队协作精神，增强大学生的工程结构设计与实践能力，丰富校园科研与学术氛围，进行了各式各样结构的模型设计。大赛的内容，一般为给定某种材料，要求参赛者在一定时间内设计并制作出一个结构，通过承载能力试验，以荷重比最大者优胜，再综合考虑各项因素决出获奖等级。材料方面，南方一般采用白卡纸，北方偏向于木材。至于结构，诸如高层建筑模型，简支桥梁模型，大跨屋架模型等。此类大赛是一个很好的创新平台。以往试验采用人工手动加载的方式进行，位移测试采用机械式百分表。诸如此类的实验装置存在一个显著的缺陷，那就是装置的功能单一，自动化程度不高，很难保证测试的精确性和快捷性。随着结构大赛在高校越来越普及，这对实验装置的革新提出了新的要求。
发明内容
为了克服现有的实验装置自动化程度不高、测试精确性不高的缺陷，本发明的目的在于提供一种加载及测试综合实验装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
长钢立柱垂直固接在承台上，在长钢立柱两侧的承台上还分别固接装在平台上被测结构模型和短钢立柱，长钢立柱与短钢立柱间通过钢板连接，在长钢立柱上开有与被测结构模型相应高度的孔，长钢立柱开孔位置两边的轴承孔中装有钢轴，钢轴中设置链轮，钢轴的一端装有编码器并与钢轴一起转动，编码器与数据数据采集箱连接，钢板上固定竖直升降气缸，竖直升降气缸的活塞伸出钢板上面，短钢立柱的上端设置水平伸缩气缸，短钢立柱侧面布置伺服阀，伺服阀接两气缸，伺服阀和控制器与气泵电连接，链条的一端经链轮与被测结构模型连接，链条的另一端与装有砝码的砝码座连接，砝码座位于竖直升降气缸活塞的正上方，砝码座的侧面位于水平伸缩气缸活塞的正侧面。
所述的承台两侧分别焊接钢梁，钢梁底部设置用以调节水平高度的螺钉。
本发明具有的有益效果是：
该装置不仅能用于结构物的竖向静载，同时还能用于结构物的侧向水平静载和侧向冲击动载荷载，测得位移—时间的时程曲线，并得到最大位移值，为大学生结构设计提供实验平台，还可以根据需要让学生自行设计连接附件和实验方案，开展自主创新型实验。适用于大学生结构设计竞赛多功能加载及测试实验装置。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是图1的右视图。
图3是图1的俯视图。
图4是本发明进行结构模型受侧向水平静载试验图。
图5是本发明进行结构模型受侧向冲击动载试验图。
图中：1、长钢立柱，2、短钢立柱，3、承台，4、平台，5、钢梁，6、螺钉，7、钢板，8、被测结构模型，9、轴承，10、钢轴，11、链轮，12、砝码座，13、链条，14、竖直升降气缸，15、水平伸缩气缸，16、伺服阀，17、气泵，18、控制器，19、编码器，20、数据采集箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明是将长钢立柱1垂直固接在承台3上，在长钢立柱1两侧的承台3上还分别固接装在平台4上被测结构模型8和短钢立柱2，长钢立柱1与短钢立柱2间通过钢板7连接，在长钢立柱1上开有与被测结构模型8相应高度的孔，以便长钢立柱1调整与被测结构模型8高度相同，长钢立柱1开孔位置两边的轴承9孔中装有钢轴10，钢轴10中设置链轮11，钢轴10的一端装有编码器19并与钢轴10一起转动，编码器19与数据数据采集箱20连接，编码器19采集钢轴10转动角度，并传输到数据采集箱进行分析。钢板7上固定竖直升降气缸14，竖直升降气缸14的活塞伸出钢板7上面，短钢立柱2的上端设置水平伸缩气缸15，短钢立柱2侧面布置伺服阀16，伺服阀16接两气缸，伺服阀16和控制器18与气泵17电连接，链条13的一端经链轮11与被测结构模型8连接，链条的另一端与装有砝码的砝码座12连接，砝码座12位于竖直升降气缸14活塞的正上方，砝码座12的侧面位于水平伸缩气缸15活塞的正侧面。
所述的承台3两侧分别焊接钢梁5，钢梁5底部设置用以调节水平高度的螺钉6。
所述的被测结构模型一般是由牛皮纸、胶水及蜡线等材料制作而成，底座为层状矩形或圆形，结构形式为高层建筑或输电塔。
设置垂直升降气缸，以便试验侧向水平静载性能；设置水平伸缩气缸，以便试验结构侧向冲击动载性能。用控制系统控制气缸的升降和伸缩，达到施加侧向水平静载和侧向冲击荷载的目的，通过测得被测结构模型的最大位移。
本发明的工作原理如下：
如图4所示，进行结构模型受侧向水平静载试验时，在开孔钢板7中设置竖直升降气缸14，控制器18给伺服阀16发出指令，气泵17提供动力源，气缸14活塞升起，顶住砝码底座12，在砝码底座12上挂相应质量的砝码。等稳定后，控制器18给伺服阀16发出指令，气缸14活塞缩回，编码砝码底座12下降。编码器19开始实时采集数据，传输到数据采集箱20分析并用计算机显示位移与时间的曲线。
如图5所示，进行结构模型受侧向冲击动载试验时，在短立柱2上部设置水平伸缩气缸15，控制器18给伺服阀16发出指令，气泵17提供动力源，气缸15活塞伸出，顶住砝码底座12侧面，在砝码底座12上挂相应质量的砝码。等稳定后，控制器18给伺服阀16发出指令，气缸15活塞缩回，砝码座12下降。编码器19开始实时采集数据，传输到数据采集箱20分析并用计算机显示位移与时间的曲线。
本发明采用的伺服阀、控制器、编码器、数据采集箱等均能在市场上选用。
Claims (2)
1、一种加载及测试综合实验装置，其特征在于：长钢立柱(1)垂直固接在承台(3)上，在长钢立柱(1)两侧的承台(3)上还分别固接装在平台(4)上被测结构模型(8)和短钢立柱(2)，长钢立柱(1)与短钢立柱(2)间通过钢板(7)连接，在长钢立柱(1)上开有与被测结构模型(8)相应高度的孔，长钢立柱(1)开孔位置两边的轴承(9)孔中装有钢轴(10)，钢轴(10)中设置链轮(11)，钢轴(10)的一端装有编码器(19)并与钢轴(10)一起转动，编码器(19)与数据数据采集箱(20)连接，钢板(7)上固定竖直升降气缸(14)，竖直升降气缸(14)的活塞伸出钢板(7)上面，短钢立柱(2)的上端设置水平伸缩气缸(15)，短钢立柱(2)侧面布置伺服阀(16)，伺服阀(16)接两气缸，伺服阀(16)和控制器(18)与气泵(17)电连接，链条(13)的一端经链轮(11)与被测结构模型(8)连接，链条的另一端与装有砝码的砝码座(12)连接，砝码座(12)位于竖直升降气缸(14)活塞的正上方，砝码座(12)的侧面位于水平伸缩气缸(15)活塞的正侧面。
2、根据权利要求1所述的一种加载及测试综合实验装置，其特征在于：所述的承台(3)两侧分别焊接钢梁(5)，钢梁(5)底部设置用以调节水平高度的螺钉(6)。
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