CN211013463U - 一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置 - Google Patents

Abstract

一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，解决了现在结构非线性试验模型存在非线性特征无法重复或重复性差的问题，其包括框架，所述框架的中部固定有滑轨，滑轨的顶部套接有第一质量块，第一质量块一侧的滑轨上套接有第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第一质量块的一侧安装有第一驱动器，第一驱动器顶端固定在框架上，第一质量块两侧的中部通过铰链分别铰接有第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧和第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第一质量块的中部安装有第一信号采集传感器，滑轨的底部套接有第二质量块，本实用新型结构新颖，构思巧妙，具有良好重复性，且是摩阻力极小的几何非线性结构试验装置。

Description

一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，具体为几何非线性结构动力响应试验装置。

背景技术

大跨度、高层及超高层建筑因结构尺寸大，结构一般采用轻质高强的钢结构或索结构，该类型结构刚度小，属柔性结构，在荷载作用下，结构响应具有典型的非线性特征；结构在服役期内，其性能不断劣化，部分结构构件可能因损伤表现出非线性行为。工程结构的非线性动力特征对于结构设计，结构运营维护及结构健康监测十分重要。

结构非线性动力问题可采用理论研究和试验研究两种方法，试验研究为理论研究提供数据支撑，也是理论研究的一种验证方式。但结构非线性试验模型存在非线性特征无法重复或重复性差的问题，尤其对于材料非线性问题。在测定结构非线性特征时，会导致结构材料屈服，破坏，结构产生不可恢复的变形或损伤，再进行结构动力学试验时，结构无法恢复到初始状态。因此，设计一个具有重复性的非线性试验结构装置，对于非线性结构的动力学研究具有重要的理论意义和实用价值。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，有效的解决了现在结构非线性试验模型存在非线性特征无法重复或重复性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：本实用新型包括框架、滑轨、第一质量块、第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第一驱动器、铰链、第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第一信号采集传感器、第二质量块、第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第二驱动器、第二信号采集传感器、滑孔和连接块，所述框架的中部固定有滑轨，滑轨的顶部套接有第一质量块，第一质量块一侧的滑轨上套接有第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第一质量块的一侧安装有第一驱动器，第一驱动器顶端固定在框架上，第一质量块两侧的中部通过铰链分别铰接有第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧和第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第一质量块的中部安装有第一信号采集传感器，滑轨的底部套接有第二质量块，第二质量块与第一质量块之间的滑轨上套接有第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第二质量块的两侧通过铰链分别铰接有第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧和第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第二质量块底端的滑轨上套接有第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧，第二质量块底端中部的一侧安装有第二驱动器，第二驱动器的底端固定在框架上，第二质量块的中部安装有第二信号采集传感器，框架上对应第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧和第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧位置处均设置有连接块。

所述第一质量块和第二质量块上对应滑轨位置处处开设有滑孔。

所述滑轨为圆柱结构。

所述第一驱动器和第二驱动器均为激振器。

所述第一信号采集传感器和第二信号采集传感器采用位移传感器、加速度传感器和速度传感器。

工作原理：本实用新型使用时，将实验装置按说明书实施方式安装好，由第一驱动器和第二驱动器给第一质量块和第二质量块输入激励，该激励可以是随机荷载、三角角波荷载、简谐波荷载等，通过第一信号采集传感器和第二信号采集传感器上安装的位移传感器采集第一质量块和第二质量块的位移响应，最后，由采集到的位移响应，结合装置的参数，采用荷载识别算法识别激振器激励，并将识别激励与激振器输入激励比较，验证荷载识别算法的正确性，即可完成实验，本实用新型具有良好重复性且是摩阻力极小的几何非线性结构试验装置。

有益效果：本实用新型结构新颖，构思巧妙，具有良好重复性，且是摩阻力极小的几何非线性结构试验装置。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型第一质量块三维结构示意图；

图中标号：1、框架；2、滑轨；3、第一质量块；4、第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧；5、第一驱动器；6、铰链；7、第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧； 8、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧；9、第一信号采集传感器；10、第二质量块；11、第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧；12、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧； 13、第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧；14、第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧；15、第二驱动器；16、第二信号采集传感器；17、滑孔；18、连接块。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本实用新型的具体实施方式做进一步详细说明。

实施例一，由图1-2给出，本实用新型提供一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，包括框架1、滑轨2、第一质量块3、第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧4、第一驱动器5、铰链6、第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧7、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧8、第一信号采集传感器9、第二质量块10、第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧11、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧12、第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧13、第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧14、第二驱动器15、第二信号采集传感器16、滑孔17和连接块18，框架1的中部固定有滑轨2，滑轨2的顶部套接有第一质量块3，第一质量块3一侧的滑轨2上套接有第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧4，第一质量块3的一侧安装有第一驱动器5，第一驱动器5顶端固定在框架1上，第一质量块3两侧的中部通过铰链 6分别铰接有第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧7和第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧 8，第一质量块3的中部安装有第一信号采集传感器9，滑轨2的底部套接有第二质量块10，第二质量块10与第一质量块3之间的滑轨2上套接有第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧11，第二质量块10的两侧通过铰链6分别铰接有第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧12和第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧13，第二质量块 10底端的滑轨2上套接有第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧14，第二质量块10 底端中部的一侧安装有第二驱动器15，第二驱动器15的底端固定在框架1上，第二质量块10的中部安装有第二信号采集传感器16，框架1上对应第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧7、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧8、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧12和第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧13位置处均设置有连接块18。

第一质量块3和第二质量块10上对应滑轨2位置处处开设有滑孔17，便于第一质量块3和第二质量块10的安装使用。

滑轨2为圆柱结构，减小摩擦力，并进行导向。

第一驱动器5和第二驱动器15均为激振器，便于提供动力。

第一信号采集传感器9和第二信号采集传感器16采用位移传感器、加速度传感器和速度传感器，便于信号的采集。

工作原理：本实用新型使用时，将实验装置按说明书实施方式安装好，由第一驱动器5和第二驱动器15给第一质量块3和第二质量块10输入激励，该激励可以是随机荷载、三角角波荷载、简谐波荷载等，通过第一信号采集传感器9和第二信号采集传感器16上安装的位移传感器采集第一质量块3和第二质量块10的位移响应，最后，由采集到的位移响应，结合装置的参数，采用荷载识别算法识别激振器激励，并将识别激励与激振器输入激励比较，验证荷载识别算法的正确性，即可完成实验，本实用新型具有良好重复性且是摩阻力极小的几何非线性结构试验装置。

有益效果：本实用新型结构新颖，构思巧妙，具有良好重复性，且是摩阻力极小的几何非线性结构试验装置。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，包括框架(1)、滑轨(2)、第一质量块(3)、第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(4)、第一驱动器(5)、铰链(6)、第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(7)、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(8)、第一信号采集传感器(9)、第二质量块(10)、第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(11)、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(12)、第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(13)、第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(14)、第二驱动器(15)、第二信号采集传感器(16)、滑孔(17)和连接块(18)，其特征在于：所述框架(1)的中部固定有滑轨(2)，滑轨(2)的顶部套接有第一质量块(3)，第一质量块(3)一侧的滑轨(2)上套接有第一圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(4)，第一质量块(3)的一侧安装有第一驱动器(5)，第一驱动器(5)顶端固定在框架(1)上，第一质量块(3)两侧的中部通过铰链(6)分别铰接有第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(7)和第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(8)，第一质量块(3)的中部安装有第一信号采集传感器(9)，滑轨(2)的底部套接有第二质量块(10)，第二质量块(10)与第一质量块(3)之间的滑轨(2)上套接有第四圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(11)，第二质量块(10)的两侧通过铰链(6)分别铰接有第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(12)和第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(13)，第二质量块(10)底端的滑轨(2)上套接有第七圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(14)，第二质量块(10)底端中部的一侧安装有第二驱动器(15)，第二驱动器(15)的底端固定在框架(1)上，第二质量块(10)的中部安装有第二信号采集传感器(16)，框架(1)上对应第二圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(7)、第三圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(8)、第五圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(12)和第六圆柱等节距螺旋弹簧弹簧(13)位置处均设置有连接块(18)。

2.根据权利要求1所述的一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，其特征在于，所述第一质量块(3)和第二质量块(10)上对应滑轨(2)位置处处开设有滑孔(17)。

3.根据权利要求1所述的一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，其特征在于，所述滑轨(2)为圆柱结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，其特征在于，所述第一驱动器(5)和第二驱动器(15)均为激振器。

5.根据权利要求1所述的一种基于圆柱等节距螺旋弹簧的几何非线性结构试验装置，其特征在于，所述第一信号采集传感器(9)和第二信号采集传感器(16)采用位移传感器、加速度传感器和速度传感器。

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