CN105336252B - 一种静不定结构载荷位移协调加载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种静不定结构载荷位移协调加载方法，包括步骤1：在试验件的目标点处安装载荷作动筒；步骤2：在试验件的关联点处安装位移作动筒，所述关联点选取自为保证所述目标点在受载荷时向既定方向运动而需要同时保持协调运动的试验件上的其它点；步骤3：确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系；步骤4：通过载荷作动筒对试验件施加载荷，同时根据所述函数关系，通过位移作动筒对试验件施加位移。通过本发明的静不定结构载荷位移协调加载方法，可以保证对试验件的协调加载，从而使测量于试验件上的应力较为精确。

Description

一种静不定结构载荷位移协调加载方法
技术领域
本发明属于力学实验领域，尤其涉及一种静不定结构载荷位移协调加载方法。
背景技术
在静不定结构的力学实验中，各加载点载荷只有在理论状态下才能保证结构平衡，若载荷稍有偏差，结构就会发生大的偏转。为解决这种问题，通常的做法是限制其中一个或多个自由度，使其成为静定结构，然后再施加载荷。这种方法虽然简单，但改变了原有的传力路线，实验的准确度有待提高。
如图2所示在静不定结构的力学实验中，两端的加载点载荷F只有在理论状态下才能保证结构平衡，若载荷稍有偏差δF，两端的加载点受力就会变成F+δF和F-δF，静不定结构就会发生大的偏转，对于结构上关于支撑点对称的两个需要测量的点的应力测量结果就会出现较大误差。
如图3所示，一种常用的消除静不定的方式是在结构内部增加约束，这种方式可以保证横梁两端受力不相等时，横梁不会发生偏转，不足之处在于横梁两端力的偏差δF会引起结构内部产生附加力δF'，改变结构受力型式，对于结构上的测量也会产生误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种静不定结构载荷位移协调加载方法，解决目前静不定结构在加载时对结构上的测量不准确的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种静不定结构载荷位移协调加载方法，包括
步骤1：在试验件的目标点处安装载荷作动筒；
步骤2：在试验件的关联点处安装位移作动筒，所述关联点选取自为保证所述目标点在受载荷时向既定方向运动而需要同时保持协调运动的试验件上的其它点；
步骤3：确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系，其中，
在所述试验件的材料及几何尺寸已知的情况下，计算出所述试验件的刚度，根据所述刚度确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系；
在所述试验件的材料及几何尺寸未知的情况下，确定函数关系的步骤包括
步骤31、保持位移作动筒的位移值S0为零，通过载荷作动筒施加力F1；
步骤32、保持载荷作动筒的载荷值F1不变，位移作动筒施加位移值S1，使所述试验件在载荷作动筒的载荷值F1和位移作动筒的位移值S1的作用下试验件的变形相同；
步骤33、保持位移作动筒的位移值S1不变，增大载荷作动筒的载荷值至F2；
步骤34、保持载荷作动筒的载荷值F2不变，位移作动筒施加位移值S2，使所述试验件在载荷作动筒的载荷值F2和位移作动筒的位移值S2的作用下试验件的变形相同；
步骤35、重复步骤32至步骤34，得出N组载荷作动筒的载荷值与位移作动筒的位移值；
步骤36、根据上述测量值，得出载荷作动筒的载荷值F与位移作动筒的位移值S的函数关系；
步骤4：通过载荷作动筒对试验件施加载荷，同时根据所述函数关系，通过位移作动筒对试验件施加位移。
进一步地，所述试验件通过支撑架支撑，所述关联点为与目标点相对于支撑点对称的点。
本发明的一种静不定结构载荷位移协调加载方法，首先得出载荷加载端与位移加载端的函数关系，然后根据函数两端同时加载，实现静不定结构的协调加载。本方法具有加载准确、精度高、方法简便等优点。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为根据本发明一实施例的一种静不定结构载荷位移协调加载方法的步骤流程图；
图2为现有技术中的静不定结构协调加载示意图；
图3为现有技术中的消除静不定结构的加载示意图；
图4为根据本发明一实施例的横梁材料已知时的加载示意图；
图5为根据本发明一实施例的横梁材料未知时的加载示意图；
其中，1是第一作动筒，2是第二作动筒。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示为本发明的一种静不定结构载荷位移协调加载方法的步骤流程图，包括
步骤1：在试验件的目标点处安装载荷作动筒；
步骤2：在试验件的关联点处安装位移作动筒，所述关联点选取自为保证所述目标点在受载荷时向既定方向运动而需要同时保持协调运动的试验件上的其它点；
步骤3：确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系；
步骤4：通过载荷作动筒对试验件施加载荷，同时根据所述函数关系，通过位移作动筒对试验件施加位移。
需要指出的是，所述试验件通过支撑架支撑，所述关联点为与目标点相对于支撑点对称的点。
需要指出的是，在所述步骤3中确定函数关系包括：根据所述试验件的材料及几何尺寸计算出所述试验件的刚度；根据所述刚度确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系。
需要指出的是，在所述步骤3中确定函数关系包括
步骤31、保持位移作动筒的位移值S0为零，通过载荷作动筒施加力F1；
步骤32、保持载荷作动筒的载荷值F1不变，位移作动筒施加位移值S1，使所述试验件在载荷作动筒的载荷值F1和位移作动筒的位移值S1的作用下试验件的变形相同；
步骤33、保持位移作动筒的位移值S1不变，增大载荷作动筒的载荷值至F2；
步骤34、保持载荷作动筒的载荷值F2不变，位移作动筒施加位移值S2，使所述试验件在载荷作动筒的载荷值F2和位移作动筒的位移值S2的作用下试验件的变形相同；
步骤35、重复步骤32至步骤34，得出N组载荷作动筒的载荷值与位移作动筒的位移值；
步骤36、根据上述测量值，得出载荷作动筒的载荷值F与位移作动筒的位移值S的函数关系。
具体的，如图4和图5所示的静不定结构，载荷作动筒的载荷作用点与位移作动筒的位移作用点置于支撑点的两端并对称，第一作动筒1是载荷作动筒，第二作动筒2是位移作动筒，两个同时垂直于横梁向下加载(基于图4所示)。如图4所示，对于试验横梁的材料及尺寸已知的条件下，可以计算出横梁的刚度K，在加载时，第一作动筒1施加载荷Fy和第二作动筒施加Sy＝Fy/K，这样可以实现横梁左右两份的受力、位移、弯曲状态对称，达到理想状态，从而可以准确测量支撑点两端相对称的任意两点的应力。当试验横梁的材料及尺寸未知时，按照以下步骤：
(1)第二作动筒2(即位移作动筒)保持位移输出值S0＝0，第一作动筒(即载荷作动筒)施加载荷F1；
(2)保持第一作动筒载荷F1不变，调整第二作动筒的位移输出值，使试验横梁两端的变形量相同，此时第二作动筒的位移输出值为S1；
(3)保持第一作动筒的位移值输出值S1不变，增大第一作动筒的载荷值至F2；
(4)保持第一作动筒的载荷值F2不变，调整第二作动筒的位移输出，使试验横梁两端的变形量相同，此时第二作动筒的位移输出值为S2；
(5)重复步骤2至步骤4，直到加载至如图5虚线所示位置，得出N组位移输出值S与载荷输出值F；
(6)根据步骤5，得出的位移输出值F与载荷输出值F的函数关系。
(7)最后从图5中虚线所示位置开始，第一作动筒施加F，同时根据步骤6得出的函数关系第二作动筒施加F，此时两端实现同时协调加载。
本发明的一种静不定结构载荷位移协调加载方法，首先得出载荷加载端与位移加载端的函数关系，然后根据函数两端同时加载，实现静不定结构的协调加载。本方法具有加载准确、精度高、方法简便等优点。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种静不定结构载荷位移协调加载方法，其特征在于，包括
步骤1：在试验件的目标点处安装载荷作动筒；
步骤2：在试验件的关联点处安装位移作动筒，所述关联点选取自为保证所述目标点在受载荷时向既定方向运动而需要同时保持协调运动的试验件上的其它点；
步骤3：确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系，其中，
在所述试验件的材料及几何尺寸已知的情况下，计算出所述试验件的刚度，根据所述刚度确定载荷作动筒施加的载荷数值与位移作动筒施加的位移数值的函数关系；
在所述试验件的材料及几何尺寸未知的情况下，确定函数关系的步骤包括
步骤31、保持位移作动筒的位移值S0为零，通过载荷作动筒施加力F1；
步骤32、保持载荷作动筒的载荷值F1不变，位移作动筒施加位移值S1，使所述试验件在载荷作动筒的载荷值F1和位移作动筒的位移值S1的作用下试验件的变形相同；
步骤33、保持位移作动筒的位移值S1不变，增大载荷作动筒的载荷值至F2；
步骤34、保持载荷作动筒的载荷值F2不变，位移作动筒施加位移值S2，使所述试验件在载荷作动筒的载荷值F2和位移作动筒的位移值S2的作用下试验件的变形相同；
步骤35、重复步骤32至步骤34，得出N组载荷作动筒的载荷值与位移作动筒的位移值；
步骤36、根据上述测量值，得出载荷作动筒的载荷值F与位移作动筒的位移值S的函数关系；
步骤4：通过载荷作动筒对试验件施加载荷，同时根据所述函数关系，通过位移作动筒对试验件施加位移。
2.根据权利要求1所述的静不定结构载荷位移协调加载方法，其特征在于，所述试验件通过支撑架支撑，所述关联点为与目标点相对于支撑点对称的点。
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