CN206451430U - 一种应用于结构力学教学的多功能结点 - Google Patents
一种应用于结构力学教学的多功能结点 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于土木工程结构力学教学领域，提供一种应用于结构力学教学的多功能结点，该多功能结点包括杆件、刚结点插销、铰结点插销和组合结点插销；两个杆件通过刚结点插销连接形成刚结点，两个杆件通过铰结点插销连接形成铰结点，三个杆件通过组合结点插销相连形成组合结点。本实用新型通过不同的结点连接杆件组成几何不变体系和几何可变体系，实现杆件与杆件之间的刚接和铰接，更好分析结构几何组成。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高等院校《结构力学》课程的教学教具，特别涉及一种多功能结点，属于土木工程结构力学教学领域。
背景技术
实际土木工程结构非常复杂，完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的，也是不必要的。在结构力学中，将实际结构进行简化是力学计算的基础，尤为重要。结构简化包括：结构体系的简化、杆件的简化、杆件间连接的简化以及结构与基础间连接的简化、材料的简化和荷载的简化等。
其中，杆件间的连接简化为结点。单结点通常简化为两种理想情形：一种是铰结点，被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可相对转动，即可以传递力，但不能传递力矩；另一种是刚结点，被连接的杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动，即可以传递力，也可以传递力矩。
为更加形象理解刚结点和铰结点的连接形式和受力特点，本实用新型设计一种多功能结点帮助学生理解，走好学习结构力学的第一步。
发明内容
本实用新型旨在设计一种多功能结点，实现杆件与杆件之间的刚接和铰接，使学生们更加深入理解杆件与杆件之间的连接。
本发明的技术方案如下：
一种应用于结构力学教学的多功能结点包括杆件1、刚结点插销2、铰结点插销3和组合结点插销4。
所述杆件1为中间薄、两端厚的矩形薄片杆件，杆件两端具有花键孔；所述的花键孔的大径、小径、键宽和键数与刚结点插销2的花键相同，用于连接刚结点插销2和杆件1，刚结点插销2随杆件1的转动而转动；所述的花键孔小径与铰结点插销3直径相同，用于连接杆件1和铰结点插销3，杆件1绕铰结点插销3转动。
所述刚结点插销2的中部为花键轴承，两端具有螺纹；刚结点插销2插入杆件1的花键孔，其两端通过螺纹固定螺丝，防止杆件1滑落。两个杆件1通过刚结点插销2连接,两个杆件1之间的角度为30度或30度的整数倍。
所述的铰结点插销3的中部为光滑圆柱体，两端具有螺纹；铰结点插销3插入杆件1的花键孔，其两端通过螺纹固定螺丝，防止杆件1滑落。
所述组合结点插销4的中间部分一半是光滑圆柱体，另一半是花键轴承；组合结点插销4两端具有螺纹；组合结点插销4插入杆件1的花键孔，其两端通过螺纹固定螺丝，防止杆件1滑落。
所述的两个杆件1通过刚结点插销2连接，形成刚结点，两个杆件1在刚结点插销2处既不能相对移动，也不能相对转动。所述的两个杆件1通过铰结点插销3连接，形成铰结点，两个杆件1在铰结点插销3处不能相对移动，但能够相对转动。所述的两个杆件1的一端分别通过组合结点插销4的花键轴部位相连，再通过组合结点插销4的光滑圆柱体部位与第三个杆件1的一端相连，三个杆件的另一端不做处理,形成组合结点；与组合结点插销4的花键轴部位相连的两个杆件1在组合结点插销4处既不能相对移动，也不能相对转动，第三个杆件1相对于另外两个杆件1在组合结点插销4处不能相对移动，但能够相对转动。
所述的三个杆件1首尾依次通过铰结点插销3相连，组成三角形铰接无多余约束的几何不变体系；所述的四个杆件1首尾依次通过刚结点插销2相连,组成方形有多余约束的几何不变体系；所述的一个杆件1的两端分别通过刚结点插销2与另外两个杆件1相连，组成“C”形刚接无多余约束的几何不变体系。
所述的四个杆件1首尾依次通过铰结点插销3相连，组成方形几何常变体系。所述的六个杆件1的首尾依次通过三个铰结点插销3和三个刚结点插销2相连，组成矩形几何瞬变体系，一个杆件1形成短边，两个杆件1形成长边。
本实用新型的有益效果为：设计三个不同的结点，包括刚结点、铰结点和组合结点。通过不同的结点连接杆件组成几何不变体系和几何可变体系，更好分析结构几何组成。
附图说明
图1为刚结点插销详图。
图2为铰结点插销详图。
图3为组合结点插销详图。
图4为杆件平面图。
图5为刚结点装配图。
图6为铰结点装配图。
图7为组合结点装配图。
图8为铰接无多余约束的几何不变体系装配图。
图9为刚接无多余约束的几何不变体系装配图。
图10为有多余约束的几何不变体系装配图。
图11为几何常变体系装配图。
图12为几何瞬变体系装配图。
图中：1杆件；2刚结点插销；3铰结点插销；4组合结点插销。
具体实施方式
本实用新型设计三个不同的结点，包括刚结点(如图5所示)、铰结点(如图6所示)和组合结点(如图7所示)。通过不同的结点连接杆件组成几何不变体系和几何可变体系，更好分析结构几何组成。
实施例1：几何不变体系
图8为铰接无多余约束的几何不变体系装配图，三个杆件1首尾依次通过铰结点插销3相连，组成三角形铰接无多余约束的几何不变体系。
图9为刚接无多余约束的几何不变体系装配图，一个杆件1的两端分别通过刚结点插销2与另外两个杆件1相连，组成“C”形刚接无多余约束的几何不变体系。
图10为有多余约束的几何不变体系装配图。四个杆件1首尾依次通过刚结点插销2相连，形成方形有多余约束的几何不变体系。
实施例2：几何可变体系
图11为几何常变体系装配图，三个杆件首尾依次通过铰结点插销3相连。
图12为几何瞬变体系装配图。所述的六个杆件1的首尾依次通过三个铰结点插销3和三个刚结点插销2相连，组成矩形几何瞬变体系，一个杆件1形成短边，两个杆件1形成长边。
Claims (3)
1.一种应用于结构力学教学的多功能结点,其特征在于,该多功能结点包括杆件(1)、刚结点插销(2)、铰结点插销(3)和组合结点插销(4)；
所述杆件(1)为中间薄、两端厚的矩形薄片杆件，杆件两端具有花键孔；所述的刚结点插销(2)通过花键与杆件(1)的花键孔连接，刚结点插销(2)随杆件(1)的转动而转动；所述的花键孔小径与铰结点插销(3)直径相同，用于连接杆件(1)和铰结点插销(3)，杆件(1)绕铰结点插销(3)转动；
所述刚结点插销(2)的中部为花键轴承，两端具有螺纹；刚结点插销(2)插入杆件(1)的花键孔，其两端通过螺纹固定螺丝；两个杆件(1)通过刚结点插销(2)连接；
所述的铰结点插销(3)的中部为光滑圆柱体，两端具有螺纹；铰结点插销(3)插入杆件(1)的花键孔，其两端通过螺纹固定螺丝；
所述组合结点插销(4)的中间部分一半是光滑圆柱体，另一半是花键轴承；组合结点插销(4)两端具有螺纹；组合结点插销(4)插入杆件(1)的花键孔，其两端通过螺纹固定螺丝；
三个杆件(1)首尾依次通过铰结点插销(3)相连，组成三角形铰接无多余约束的几何不变体系；四个杆件(1)首尾依次通过刚结点插销(2)相连,组成方形有多余约束的几何不变体系；一个杆件(1)的两端分别通过刚结点插销(2)与另外两个杆件(1)相连，组成“C”形刚接无多余约束的几何不变体系；
四个杆件(1)首尾依次通过铰结点插销(3)相连，组成方形几何常变体系；六个杆件(1)的首尾依次通过三个铰结点插销(3)和三个刚结点插销(2)相连，组成矩形几何瞬变体系。
2.根据权利要求1所述的一种应用于结构力学教学的多功能结点,其特征在于,所述的两个杆件(1)通过刚结点插销(2)连接，形成刚结点，两个杆件(1) 在刚结点插销(2)处不能相对移动和相对转动；所述的两个杆件(1)通过铰结点插销(3)连接，形成铰结点，两个杆件(1)在铰结点插销(3)处不能相对移动，但能够相对转动；所述的两个杆件(1)的一端分别通过组合结点插销(4)的花键轴部位相连，再通过组合结点插销(4)的光滑圆柱体部位与第三个杆件(1)的一端相连，三个杆件(1)的另一端不做处理,形成组合结点；与组合结点插销(4)的花键轴部位相连的两个杆件(1)在组合结点插销(4)处不能相对移动和相对转动，第三个杆件(1)相对于另外两个杆件(1)在组合结点插销(4)处不能相对移动，但能够相对转动。
3.根据权利要求1所述的一种应用于结构力学教学的多功能结点,其特征在于,两个通过刚结点插销(2)连接的杆件(1)之间的角度为30度或30度的整数倍。
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| CN201621146802.4U CN206451430U (zh) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 一种应用于结构力学教学的多功能结点 |
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| CN (1) | CN206451430U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108320634A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-07-24 | 大连理工大学 | 用于结构力学几何组成分析的六边形教具及分析方法 |
| CN114429725A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-03 | 河海大学 | 一种万用结点以及装配式结构力学变形演示教具 |
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2016
- 2016-10-21 CN CN201621146802.4U patent/CN206451430U/zh not_active Expired - Fee Related
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