CN107894316B - 同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于结构风工程领域，具体公开了一种同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置。该试验装置包括对试验构件进行测试的风洞洞体、固定试验构件的传导构件、改变试验构件刚度的刚度控制子系统以及采集试验数据的数据采集子系统。解决了传统风洞在考虑流固耦合作用时需要另行试验的不足，并且可以在不更换试验构件的基础上实现对不同刚度构件的试验，从而避免人力物力的浪费，提高风洞使用效率，降低试验成本。

Description

同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置
技术领域
本发明属于结构风工程领域，具体涉及一种同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置。
背景技术
已有研究表明试验构件与静止空气之间的相互作用即流固耦合作用将会对研究结果产生或大或小的影响，无法实现对实际工程更加准确预测的目的，而现阶段并没有适合的一整套系统进行相关研究分析。传统风洞试验中将试验构件固定于风洞中进行测试，而后通过使试验构件产生强迫振动以弥补固定试验构件进行试验时存在的不足，会大大降低风洞的试验效率；当试验构件刚度不同时，则需要更换试验构件，同样降低了试验效率并且造成了各方面不必要的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型风洞试验装置，该系统不仅可以实现不同刚度试验构件的气动弹性测压，并且可以同步测试由试验构件振动引起空气压力，以将试验构件与静止空气的流固耦合影响从气动弹性测压中消除，进而获得研究人员所需数据。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，包括对试验构件进行测试的风洞洞体、固定试验构件的传导构件、改变试验构件刚度的刚度控制子系统以及采集试验数据的数据采集子系统；所述传导构件主要由横杆及刚性连接杆组成，所述风洞洞体的两侧壁上对应开有通孔，所述刚性连接杆横穿两通孔且刚性连接杆的两端伸出风洞洞体外，所述横杆横向设置在刚性连接杆两端；所述刚度控制子系统主要由安装架及弹簧组成，所述安装架对称布设在风洞洞体外侧，所述弹簧对称布设在横杆两端的上下侧并将横杆连接在安装架上；所述试验构件包括设置在刚性连接杆上并分别位于洞体内以及洞体外的构件内段与构件外段；所述数据采集子系统包括测压管以及接收并存储测压管测试数据的激光位移传感器，所述测压管的检测端对应设置在构件内段与构件外段中，传输端穿出刚性连接杆并与风洞洞体外的激光位移传感器相连。
进一步，所述刚性连接杆与两端的横杆可拆卸连接。
进一步，所述安装架上设有挂环，所述横杆上设置有扣环，所述弹簧两端分别与挂环及扣环相连接。
进一步，所述安装架为工字钢架。
进一步，所述构件外段有两个，对称布设在风洞洞体两侧。
进一步，所述刚性连接杆与风洞洞体两侧壁上的通孔间填充有橡胶密封材料。
进一步，所述刚性连接杆为圆管。
进一步，所述刚性连接杆上设有导入测压管的导入孔。
本发明的有益效果在于：
(1)试验构件的构件外段部分可测振动压力，构件内段可测振动压力和风压，通过试验构件风洞内部所测压力扣除试验构件位于外侧部分所测的压力，进而得到风对试验构件的压力；(2)试验构件可纵向与横向振动，避免了传统风洞要对试验构架进行强迫振动进行数据采集的过程；(3)圆形刚性连接杆可以实现试验构件的纵横向移动，同时可以自由旋转，满足了试验需求；(4)更换不同刚度的弹簧可以模拟不同刚度的实际工程构件，从而避免了时间、人力以及物力上的浪费；(5)传导构件与风洞洞体交汇处采用橡胶密封材料进行密封，可以提高试验数据的准确性；(6)试验构件在风洞外部布设了两个构件外段，所测数据可相互补充，确保试验数据的准确性和完整性。
总的来说，该综合风洞试验装置解决了传统风洞在考虑流固耦合作用时需要另行试验的不足，并且可以在不更换试验构件的基础上实现对不同刚度构件的试验，从而避免人力物力的浪费，提高风洞使用效率，降低试验成本。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为试验构件与传导构件的结构示意图；
图3为图2的Ⅰ部放大示意图；
图4为刚度控制子系统结构示意图；
图5为数据采集子系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本发明中的综合风洞试验装置，包括对试验构件2进行测试的风洞洞体1、固定试验构件2的传导构件3、改变试验构件2刚度的刚度控制子系统4以及采集试验数据的数据采集子系统5；所述传导构件3主要由横杆33及刚性连接杆32组成，所述风洞洞体1的两侧壁上对应开有通孔，所述刚性连接杆32横穿两通孔且刚性连接杆32的两端伸出风洞洞体外，所述横杆33横向设置在刚性连接杆32两端；所述刚度控制子系统4主要由安装架41及弹簧43组成，所述安装架41对称布设在风洞洞体1外侧，所述弹簧43对称布设在横杆33两端的上下侧并将横杆33连接在安装架41上；所述试验构件2包括设置在刚性连接杆32上并分别位于洞体内以及洞体外的构件内段21与构件外段22；所述数据采集子系统5包括测压管(位于洞体内的测压管51及位于洞体外的测压管52)以及接收并存储测压管测试数据的激光位移传感器53，所述测压管51、52的检测端对应埋设在构件内段21与构件外段22中，传输端穿出刚性连接杆32并与风洞洞体1外的激光位移传感器53相连。
本实施例中，刚性连接杆32通过风洞洞体1侧壁上的通孔横穿风洞洞体1，构件内段21固设在洞体内的刚性连接杆32上，构件外段22有两个，对称布设在风洞洞体两侧的刚性连接杆32上。横杆33有两根，横向对称连接在风洞洞体1两侧的刚性连接杆伸出端。刚性连接杆连接在横杆33中部，横杆通过对称连接在其两端上下侧的弹簧43平稳安装在安装架41上。安装架41为工字钢架，由抗弯性能较好的工字钢制成，底端固定于实验室内，其有上下两根横梁411，各弹簧43的一端对应连接在两根横梁411上。各横杆33上的弹簧43最少有四根，两两一组分设在横杆两端头，位于在横杆两端的弹簧组关于刚性连接杆左右对称设置，位于横杆上下两侧的弹簧则关于横杆上下对称设置。
作为上述方案的进一步改进，所述刚性连接杆32与两端的横杆33可拆卸连接，以便于试验装置的拆装。
作为上述方案的进一步改进，所述安装架41上设有挂环42，所述横杆33上设置有扣环31，所述弹簧43两端分别与挂环42及扣环31相连接，便于根据实际工程中不同刚度构件的需要更换不同刚度的弹簧43。
作为上述方案的进一步改进，所述刚性连接杆32与风洞洞体1两侧壁上的通孔间填充有橡胶密封材料。可降低因洞体侧壁出风对测试结果造成的影响。
作为上述方案的进一步改进，所述刚性连接杆32为圆管，其上设有导入测压管的导入孔35，对应的，圆管两端口作为导出测压管的导出口34。测压管通过导入孔35导入刚性连接杆32，通过导出口34导出刚性连接杆32并连接至激光位移传感器53；激光位移传感器53放置于风洞外部，接收并存储风洞内侧测压管以及风洞外侧测压管所测数据。
该试验装置的具体操作方法如下：先将传导构件3架设于风洞洞体1上，而后通过刚性连接杆32上开设的导入孔35以及导出口34将测压管51、52预先埋入试验构件2中，测压管另一端连接至激光位移传感器53，通过计算更换刚度控制子系统4中不同刚度的弹簧43。风洞运行时，试验构件2便会产生相应的响应，进而带动测压管产生一系列反应，激光位移传感器将此反应转换为数字信号并进行存储。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：包括对试验构件进行测试的风洞洞体、固定试验构件的传导构件、改变试验构件刚度的刚度控制子系统以及采集试验数据的数据采集子系统；所述传导构件主要由横杆及刚性连接杆组成，所述风洞洞体的两侧壁上对应开有通孔，所述刚性连接杆横穿两通孔且刚性连接杆的两端伸出风洞洞体外，所述横杆横向设置在刚性连接杆两端；所述刚度控制子系统主要由安装架及弹簧组成，所述安装架对称布设在风洞洞体外侧，所述弹簧对称布设在横杆两端的上下侧并将横杆连接在安装架上；所述试验构件包括设置在刚性连接杆上并分别位于洞体内以及洞体外的构件内段与构件外段；所述数据采集子系统包括测压管以及接收并存储测压管测试数据的激光位移传感器，所述测压管的检测端对应设置在构件内段与构件外段中，传输端穿出刚性连接杆并与风洞洞体外的激光位移传感器相连。
2.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述刚性连接杆与两端的横杆可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述安装架上设有挂环，所述横杆上设置有扣环，所述弹簧两端分别与挂环及扣环相连接。
4.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述安装架为工字钢架。
5.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述构件外段有两个，对称布设在风洞洞体两侧。
6.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述刚性连接杆与风洞洞体两侧壁上的通孔间填充有橡胶密封材料。
7.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述刚性连接杆为圆管。
8.根据权利要求1所述的同步测惯性力的气弹—测压新型风洞试验装置，其特征在于：所述刚性连接杆上设有导入测压管的导入孔。
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