CN102141466B - 薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置及方法,该装置包括中央支撑杆、上圆环板和可拆卸式下圆环板。将上圆环板和下圆环板作为模板制作薄壁圆柱壳模型，在薄壁圆柱壳模型底部利用玻璃胶涂于底部边界，松开可拆卸式式下圆环板上的螺栓将下圆环板内移，在模型内侧凃一圈同样的玻璃胶，形成底部固定边界条件，在薄壁圆柱壳顶部利用铝带将薄壁圆柱壳模型顶部固定于上圆环板，可形成顶部固定边界条件。该装置可以灵活拆卸，具有在试件制作过程中充当模板和形成试件底部和顶部边界条件的两种作用。当放松顶部边界时，可以模拟浮顶壳体；当约束顶部边界时，可以模拟固顶壳体。

Description

薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置及方法

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置以及应用该装置进行的边界模拟方法。

背景技术

薄壁圆柱壳广泛应用于土木工程中的各类壳体结构，如储罐、筒仓、塔桅、烟囱以及管道等。建造在软土地基上的大型圆柱壳容易产生各种变形，其中壳周不均匀沉降对壳体稳定最为不利。薄壁圆柱壳分为浮顶壳体和固顶壳体。薄壁圆柱壳结构试验对边界条件十分敏感，因此薄壁圆柱壳顶部和底部边界准确模拟非常重要，这对实验装置提出了要求，但是，目前尚未有进行薄壁圆柱壳结构试验的边界模拟装置的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置，它包括：中央支撑杆、上圆环板、可拆卸式下圆环板和套筒。上圆环板通过套筒固定在中央支撑杆上，中央支撑杆的端部与可拆卸式下圆环板通过螺纹旋接，上圆环板和可拆卸式下圆环板半径相同。其中，所述可拆卸式下圆环板包括四个四分之一外圆环和一个中间连接体，中间连接体通过四个连接钢板分别与四个四分之一外圆环可拆卸式连接。

一种上述装置进行的边界模拟方法，它包括如下步骤：

（1）通过螺栓和连接钢板将四个四分之一外圆环和一个中间连接体连接在一起，组成可拆卸式下圆环板，将中央支撑杆插入可拆卸式下圆环板的中心螺纹孔，再将上圆环板套入中央支撑杆后用套筒固定。

（2）利用上圆环板和可拆卸式下圆环板作为模板，将薄壁材料形成薄壁圆柱壳模型。

（3）将玻璃胶涂于薄壁圆柱壳模型外圆周底部，玻璃胶凝固后，旋开螺栓，将四个四分之一外圆环内移，再在薄壁圆柱壳模型内圆周凃上玻璃胶，形成底部固定边界条件。

（4）移走上圆环板模拟浮顶壳体；或将薄壁圆柱壳模型顶部固定于上圆环板外，形成顶部固定边界条件，从而模拟固顶壳体。

本发明具有的有益效果是：通过这套薄壁圆柱壳边界条件模拟装置，将其作为模板可以制作薄壁圆柱壳模型，并很好地形成薄壁圆柱壳模型顶部和底部固定边界，能够模拟固顶壳体和浮顶壳体。本发明结构简单，成本低，而且可以假定制作的薄壁圆柱壳没有初始应力，只有很小的几何初始缺陷，适用于薄壁圆柱壳的试验研究。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是上圆环板的平面图；

图3是可拆卸式下圆环板的平面图；

图中：1、薄壁圆柱壳模型，2、中央支撑杆，3、上圆环板，4、可拆卸式下圆环板，5、套筒，6、连接钢板，7、螺栓，8、四分之一外圆环，9、中间连接体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置包括：中央支撑杆2、上圆环板3、可拆卸式下圆环板4和套筒5。其中，上圆环板3通过套筒5固定在中央支撑杆2上，中央支撑杆2的端部与可拆卸式下圆环板4通过螺纹旋接，上圆环板3和可拆卸式下圆环板4半径相同。

图2所示为上圆环板3的结构，其主要由一个外圆环和一个十字加强肋一体形成。十字加强肋的中间有一个孔，中央支撑杆2穿过该孔后由套筒5固定。

如图3所示，可拆卸式下圆环板4包括四个四分之一外圆环8和一个中间连接体9，中间连接体9通过四个连接钢板6分别与四个四分之一外圆环8可拆卸式连接。连接钢板6与中间连接体9和四分之一外圆环8之间均通过螺栓7连接。中间连接体9中心有一中心螺纹孔，中央支撑杆2的端部旋入该螺纹孔。

应用上述装置进行的边界模拟方法，包括如下步骤：

1、通过螺栓7和连接钢板6将四个四分之一外圆环8和一个中间连接体9连接在一起，组成可拆卸式下圆环板4，将中央支撑杆2插入可拆卸式下圆环板4的中心螺纹孔，再将上圆环板3套入中央支撑杆2后用套筒5固定。

2、利用上圆环板3和可拆卸式下圆环板4作为模板，将薄壁材料形成薄壁圆柱壳模型1。

    薄壁材料为矩形，绕着上圆环板3和可拆卸式下圆环板4卷成圆桶状的薄壁圆柱壳模型1。薄壁圆柱壳模型1可以由聚酯薄膜等塑料制作而成。

3、将玻璃胶涂于薄壁圆柱壳模型1外圆周底部，玻璃胶凝固后，旋开螺栓7，将四个四分之一外圆环8内移，再在薄壁圆柱壳模型1内圆周凃上玻璃胶，形成底部固定边界条件。

4、移走上圆环板3模拟浮顶壳体；或将薄壁圆柱壳模型1顶部固定于上圆环板3外，形成顶部固定边界条件，从而模拟固顶壳体。

Claims (2)

1.一种薄壁圆柱壳结构试验中的边界模拟装置，其特征在于，它包括：中央支撑杆（2）、上圆环板（3）、可拆卸式下圆环板（4）和套筒（5）；上圆环板（3）通过套筒（5）固定在中央支撑杆（2）上，中央支撑杆（2）的端部与可拆卸式下圆环板（4）通过螺纹旋接，上圆环板（3）和可拆卸式下圆环板（4）半径相同；其中，所述可拆卸式下圆环板（4）包括四个四分之一外圆环（8）和一个中间连接体（9），中间连接体（9）通过四个连接钢板（6）分别与四个四分之一外圆环（8）可拆卸式连接。

2.一种应用权利要求1所述装置进行的边界模拟方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）通过螺栓（7）和连接钢板（6）将四个四分之一外圆环（8）和一个中间连接体（9）连接在一起，组成可拆卸式下圆环板（4），将中央支撑杆（2）插入可拆卸式下圆环板（4）的中心螺纹孔，再将上圆环板（3）套入中央支撑杆（2）后用套筒（5）固定；

（2）利用上圆环板（3）和可拆卸式下圆环板（4）作为模板，将薄壁材料形成薄壁圆柱壳模型（1）；

（3）将玻璃胶涂于薄壁圆柱壳模型（1）外圆周底部，玻璃胶凝固后，旋开螺栓（7），将四个四分之一外圆环（8）内移，再在薄壁圆柱壳模型（1）内圆周凃上玻璃胶，形成底部固定边界条件；

（4）移走上圆环板（3）模拟浮顶壳体；或将薄壁圆柱壳模型（1）顶部固定于上圆环板（3）外，形成顶部固定边界条件，从而模拟固顶壳体。

Images