CN114577429B - 一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置 - Google Patents

一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，包括设于试验门窗内侧的第一弹性件和第一脱钩机构以及设于试验门窗外侧的第二弹性件和第二脱钩机构；风压传感器，用于获取试验门窗内、外侧的风压差；控制单元，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第一脱钩机构与第一弹性件之间的连接并使电磁锁解锁；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第二脱钩机构与第二弹性件之间的连接并使电磁锁解锁。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明只有当门窗承受的风压到足以破坏门窗的程度(即风压差超过阈值)时，才控制门窗打开来模拟门窗的破坏，从而更加真实地模拟门窗破坏情况。

Description

一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置
技术领域
本发明涉及建筑质量检测领域，具体涉及一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置。
背景技术
在大风环境下，建筑物门窗受风致作用突然破坏，外部高速气流进入，内部气流阻塞，内压迅速增大，当内部气压高于外部气压时，气流又从开孔处流出，内压降低，如此往复而产生振动，屋面易受到内外压的共同作用而发生破坏，对室内人员和财产造成严重损失。因此，需要对建筑物进行风洞试验，研究建筑物门窗破坏时的风压，建筑物内压的变化。比如高层建筑、大型厂房等建筑的玻璃幕墙或门窗屋盖在受到强风的作用下突然破坏时，大量的气流会从破坏处急速涌入建筑物内部，使建筑物的内压产生较大的变化，严重影响着室内人员和屋盖等结构的安全。
目前，对建筑物作风洞试验测试内压时，需手动的控制模拟建筑物门窗等的突然开启或玻璃幕墙等的突然破坏。现有门窗破坏的模拟方法主要有以下两种：一种是，在建筑模型的孔洞或门处设置可活动的薄板或有机玻璃等，然后在薄板或有机玻璃上设置拉线，需进行风洞试验时，通过人为控制拉线，模拟建筑物的门窗、玻璃幕墙等的突然破坏；另一种是，在建筑模型的孔洞或门处用薄锡纸贴好，试验时通过针状物刺破锡纸来模拟建筑物的门窗、玻璃幕墙等的突然破坏。以上两种模拟方法均是通过人为控制拉线或者针状物来控制门窗等的突然开启或玻璃幕墙等的突然破坏，而实际上只有当门窗承受的风压到足以破坏门窗的程度时，门窗才会被破坏，因此以上两种模拟方法均无法真实地模拟门窗破坏情况。
发明内容
为解决背景技术中现有门窗破坏的模拟方法无法真实地模拟门窗破坏情况的问题，本发明提供了一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，具体技术方案如下。
一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，包括：
试验门窗，其一侧边与墙体铰接；
电磁锁，设于试验门窗另一侧边与墙体之间；
设于试验门窗内侧的第一弹性件和第一脱钩机构以及设于试验门窗外侧的第二弹性件和第二脱钩机构；所述第一弹性件的一端与试验门窗的内侧连接，另一端与第一脱钩机构的一端活动连接，所述第一脱钩机构的另一端与墙体的内侧固定连接；所述第二弹性件的一端与试验门窗的外侧连接，另一端与第二脱钩机构的一端活动连接，所述第二脱钩机构的另一端与墙体的外侧固定连接；
风压传感器，用于获取试验门窗内、外侧的风压差；
控制单元，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第一脱钩机构与第一弹性件之间的连接并使电磁锁解锁；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第二脱钩机构与第二弹性件之间的连接并使电磁锁解锁。
由此，只有当门窗承受的风压到足以破坏门窗的程度(即风压差超过阈值)时，才控制门窗打开来模拟门窗的破坏，从而更加真实地模拟门窗破坏情况。
具体地，所述第一脱钩机构包括第一电动伸缩杆和第一曲柄；所述第一电动伸缩杆的第一固定端与墙体固定连接，所述第一电动伸缩杆的第一活动端与所述第一曲柄的第二活动端铰接，所述第一曲柄的中部通过铰接件安装在墙体上，所述第一弹性件的另一端套设在所述第一曲柄的第三活动端上；所述第二脱钩机构包括第二电动伸缩杆和第二曲柄；所述第二电动伸缩杆的第二固定端与墙体固定连接，所述第二电动伸缩杆的第四活动端与所述第二曲柄的第五活动端铰接，所述第二曲柄的中部通过铰接件安装在墙体上，所述第二弹性件的另一端套设在所述第二曲柄的第六活动端上。
优选地，所述控制单元为控制器，所述控制器分别与所述风压传感器、第一、二电动伸缩杆和电磁锁电连接，用于：
当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制第一电动伸缩杆回缩，并在延迟预设时间后控制电磁锁解锁；
当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制第二电动伸缩杆回缩，并在延迟预设时间后控制电磁锁解锁。
优选地，所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制第一电动伸缩杆回缩；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制第二电动伸缩杆回缩。
优选地，所述第一铰接件上还安装有第一限位开关，所述第一限位开关的位置与所述第二活动端的位置对应；所述第二铰接件上还安装有第二限位开关，所述第二限位开关的位置与所述第五活动端的位置对应。
优选地，所述控制单元包括控制器、第一开关和第二开关；所述第一开关与所述第一电动伸缩杆串联构成第一支路，所述第二开关与所述第二电动伸缩杆串联构成第二支路，所述第一限位开关与第二限位开关串联构成第三支路，所述第一、二、三支路并联；所述控制器分别与所述风压传感器、第一开关和第二开关电连接，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第一开关闭合以使第一电动伸缩杆回缩；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第二开关闭合以使第二电动伸缩杆回缩。
优选地，所述控制单元包括控制器、第一开关、第二开关、第一继电器和第二继电器；所述第一开关与所述第一继电器串联构成第一支路，所述第二开关与所述第二继电器串联构成第二支路，所述第一继电器的触点端与所述第一电动伸缩杆串联构成第三支路，所述第二继电器的触点端与所述第二电动伸缩杆串联构成第四支路，所述第一限位开关与第二限位开关串联构成第五支路，第一、二、三、四、五支路并联；所述控制器分别与所述风压传感器、第一开关和第二开关电连接，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第一开关闭合；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第二开关闭合。
优选地，所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第一开关闭合；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第二开关闭合。
优选地，所述第一弹性件和第二弹性件均为拉伸弹簧。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本发明只有当门窗承受的风压到足以破坏门窗的程度(即风压差超过阈值)时，才控制门窗打开来模拟门窗的破坏，从而更加真实地模拟门窗破坏情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(隐去墙体)；
图2为本发明的结构示意图(墙体外侧视角)；
图3为图2的俯视图；
图4为本发明实施例一中第二脱钩机构与第二弹性件的连接关系示意图(脱钩前)；
图5为本发明实施例一中第二脱钩机构与第二弹性件的连接关系示意图(脱钩后)；
图6为本发明实施例一的电路连接示意图；
图7为本发明实施例二中第二脱钩机构与第二弹性件的连接关系示意图(脱钩前)；
图8为本发明实施例二中第二脱钩机构与第二弹性件的连接关系示意图(脱钩后)；
图9为本发明实施例二中第二限位开关的安装位置示意图；
图10为本发明实施例二的电路连接示意图；
图11为本发明实施例三的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
参见图1-5，一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，包括：
试验门窗1，其一侧边通过门页21与墙体2铰接。试验门窗1为双向开启，既可以从内侧向外侧打开，也可以从外侧向内侧打开。
电磁锁3，设于试验门窗1另一侧边与墙体2之间；
设于试验门窗1内侧的第一弹性件41和第一脱钩机构51以及设于试验门窗1外侧的第二弹性件42和第二脱钩机构52。
所述第一脱钩机构51包括第一电动伸缩杆61和第一曲柄71。所述第一电动伸缩杆61的第一固定端611与墙体2内侧固定连接，所述第一电动伸缩杆61的第一活动端612与所述第一曲柄71的第二活动端711铰接，所述第一曲柄71的中部通过第一铰接件81安装在墙体2的内侧。所述第一弹性件41的一端与试验门窗1的内侧连接，另一端套设在所述第一曲柄71的第三活动端712上。
所述第二脱钩机构52包括第二电动伸缩杆62和第二曲柄72；所述第二电动伸缩杆62的第二固定端621与墙体2外侧固定连接，所述第二电动伸缩杆62的第四活动端622与所述第二曲柄72的第五活动端721铰接，所述第二曲柄72的中部通过第二铰接件82安装在墙体2的外侧。所述第二弹性件42的一端与试验门窗1的外侧连接，另一端套设在所述第二曲柄72的第六活动端722上。
试验门窗1上开设有通孔11，通孔11内安装有风压传感器(图中未示出)，用于获取试验门窗1内、外侧的风压差。
控制单元，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第一脱钩机构51与第一弹性件41之间的连接并使电磁锁3解锁。当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第二脱钩机构52与第二弹性件42之间的连接并使电磁锁3解锁。阈值的具体值根据业主要求设置，一般设定范围为1kPa～3kPa。优选地，设定范围为1.2kPa～1.5kPa。
由此，只有当门窗承受的风压到足以破坏门窗的程度(即风压差超过阈值)时，才控制门窗打开来模拟门窗的破坏，从而更加真实地模拟门窗破坏情况。
具体地，如图6所示，所述控制单元为控制器，控制器分别与风压传感器、第一、二电动伸缩杆和电磁锁电连接，用于：
当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制第一电动伸缩杆回缩，带动第一曲柄转动从而使得第一弹性件从第一曲柄上脱钩，此时第一弹性件不再对试验门窗施加拉力，仅有第二弹性件对试验门窗施加拉力。为保证脱钩完成后再解锁，控制器被设定为延迟预设时间后控制电磁锁解锁，此时试验门窗在第二弹性件拉力的作用下突然向外打开，完成门窗破坏的模拟。预设时间需大于电动伸缩杆回缩使弹性件脱钩的时间，根据电动伸缩杆工作参数不同而不同，一般为1-3S。
当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制第二电动伸缩杆回缩，带动第二曲柄转动从而使得第二弹性件从第二曲柄上脱钩，此时第二弹性件不再对试验门窗施加拉力，仅有第一弹性件对试验门窗施加拉力。为保证脱钩完成后再解锁，控制器被设定为延迟预设时间后控制电磁锁解锁，此时试验门窗在第一弹性件拉力的作用下突然向内打开，完成门窗破坏的模拟。
为避免风压差瞬时值超过阈值也能触发机构带来的干扰，优选地，所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制第一电动伸缩杆回缩；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制第二电动伸缩杆回缩。
实施例2
本实施例与实施例1结构基本一致，区别在于：如图7-9所示，所述第一铰接件81上还安装有第一限位开关91，所述第一限位开关91的位置与所述第二活动端711的位置对应。所述第二铰接件82上还安装有第二限位开关92，所述第二限位开关92的位置与所述第五活动端721的位置对应。
除此之外，本实施例还采用了另一种控制单元，如图10所示，包括控制器、第一开关YO1和第二开关YO2；所述第一开关YO1与所述第一电动伸缩杆61串联构成第一支路，所述第二开关YO2与所述第二电动伸缩杆62串联构成第二支路，所述第一限位开关91与第二限位开关92串联构成第三支路，所述第一、二、三支路并联。所述控制器分别与所述风压传感器、第一开关YO1和第二开关YO2电连接。当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制器控制所述第一开关YO1闭合以使第一电动伸缩杆61回缩；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第二开关YO2闭合以使第二电动伸缩杆62回缩。
当第二电动伸缩杆62回缩时，第二限位开关92因不再被第五活动端721挤压而断开电磁锁3的供电回路，从而使电磁锁3解锁，其余工作过程与实施例1相同。第一电动伸缩杆61回缩时同理，因此不再赘述。
为避免风压差瞬时值超过阈值也能触发机构带来的干扰，所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第一开关YO1闭合；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第二开关YO2闭合。
实施例3
本实施例与实施例2结构基本一致，区别在于：本实施例采用了另一种控制单元，如图11所示，控制单元包括控制器、第一开关YO1、第二开关YO2、第一继电器KP1和第二继电器KP2。所述第一开关YO1与所述第一继电器KP1串联构成第一支路，所述第二开关YO2与所述第二继电器KP2串联构成第二支路，所述第一继电器的触点端K1与所述第一电动伸缩杆61串联构成第三支路，所述第二继电器的触点端K2与所述第二电动伸缩杆62串联构成第四支路，所述第一限位开关91与第二限位开关92串联构成第五支路，第一、二、三、四、五支路并联。所述控制器分别与所述风压传感器、第一开关YO1和第二开关YO2电连接，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第一开关YO1闭合。当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第二开关YO2闭合。
当第二开关YO2闭合时，第二继电器KP2的线圈端得电，从而使其触点端K2闭合，第二电动伸缩杆62回缩，第二限位开关92因不再被第五活动端721挤压而断开电磁锁3的供电回路，从而使电磁锁3解锁，其余工作过程与实施例1相同。第一开关YO1闭合时同理，因此不再赘述。
为避免风压差瞬时值超过阈值也能触发机构带来的干扰，所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第一开关YO1闭合；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第二开关YO2闭合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于，包括：
试验门窗，其一侧边与墙体铰接；
电磁锁，设于试验门窗另一侧边与墙体之间；
设于试验门窗内侧的第一弹性件和第一脱钩机构以及设于试验门窗外侧的第二弹性件和第二脱钩机构；所述第一弹性件的一端与试验门窗的内侧连接，另一端与第一脱钩机构的一端活动连接，所述第一脱钩机构的另一端与墙体的内侧固定连接；所述第二弹性件的一端与试验门窗的外侧连接，另一端与第二脱钩机构的一端活动连接，所述第二脱钩机构的另一端与墙体的外侧固定连接；
风压传感器，用于获取试验门窗内、外侧的风压差；
控制单元，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第一脱钩机构与第一弹性件之间的连接并使电磁锁解锁；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，解除第二脱钩机构与第二弹性件之间的连接并使电磁锁解锁；所述第一脱钩机构包括第一电动伸缩杆和第一曲柄；所述第一电动伸缩杆的第一固定端与墙体固定连接，所述第一电动伸缩杆的第一活动端与所述第一曲柄的第二活动端铰接，所述第一曲柄的中部通过第一铰接件安装在墙体上，所述第一弹性件的另一端套设在所述第一曲柄的第三活动端上；所述第二脱钩机构包括第二电动伸缩杆和第二曲柄；所述第二电动伸缩杆的第二固定端与墙体固定连接，所述第二电动伸缩杆的第四活动端与所述第二曲柄的第第五活动端铰接，所述第二曲柄的中部通过第二铰接件安装在墙体上，所述第二弹性件的另一端套设在所述第二曲柄的第六活动端上。
2.根据权利要求1所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述控制单元为控制器，所述控制器分别与所述风压传感器、第一、二电动伸缩杆和电磁锁电连接，用于：
当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制第一电动伸缩杆回缩，并在延迟预设时间后控制电磁锁解锁；
当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制第二电动伸缩杆回缩，并在延迟预设时间后控制电磁锁解锁。
3.根据权利要求2所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制第一电动伸缩杆回缩；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制第二电动伸缩杆回缩。
4.根据权利要求1所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述第一铰接件上还安装有第一限位开关，所述第一限位开关的位置与所述第二活动端的位置对应；所述第二铰接件上还安装有第二限位开关，所述第二限位开关的位置与所述第五活动端的位置对应。
5.根据权利要求4所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述控制单元包括控制器、第一开关和第二开关；所述第一开关与所述第一电动伸缩杆串联构成第一支路，所述第二开关与所述第二电动伸缩杆串联构成第二支路，所述第一限位开关与第二限位开关串联构成第三支路，所述第一、二、三支路并联；所述控制器分别与所述风压传感器、第一开关和第二开关电连接，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第一开关闭合以使第一电动伸缩杆回缩；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第二开关闭合以使第二电动伸缩杆回缩。
6.根据权利要求4所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述控制单元包括控制器、第一开关、第二开关、第一继电器和第二继电器；所述第一开关与所述第一继电器串联构成第一支路，所述第二开关与所述第二继电器串联构成第二支路，所述第一继电器的触点端与所述第一电动伸缩杆串联构成第三支路，所述第二继电器的触点端与所述第二电动伸缩杆串联构成第四支路，所述第一限位开关与第二限位开关串联构成第五支路，第一、二、三、四、五支路并联；所述控制器分别与所述风压传感器、第一开关和第二开关电连接，用于当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第一开关闭合；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值时，控制所述第二开关闭合。
7.根据权利要求5或6所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述控制器在当试验门窗的内侧风压大于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第一开关闭合；当试验门窗的内侧风压小于外侧风压且风压差超过阈值且持续时间超过3s时，控制所述第二开关闭合。
8.根据权利要求1-6任一项所述的用于风洞试验模拟门窗突然破坏的自动试验装置，其特征在于：所述第一弹性件和第二弹性件均为拉伸弹簧。
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