CN213148256U - 一种空间桁架结构扭转实验通用装置 - Google Patents

一种空间桁架结构扭转实验通用装置 Download PDF

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CN213148256U CN201922289245.1U CN201922289245U CN213148256U CN 213148256 U CN213148256 U CN 213148256U CN 201922289245 U CN201922289245 U CN 201922289245U CN 213148256 U CN213148256 U CN 213148256U
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张冬冬
杨军
李峰
高一峰
黄亚新
邵飞
赵志钦
袁嘉欣
朱锐杰
陈岩
孙峰
莫昌金
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Abstract

本实用新型公开了一种空间桁架结构扭转实验通用装置，包括固定端装置和加载端装置，所述固定端装置包括第一固定支座、固定端下夹具、固定端上夹具、第一螺杆、第一螺母，两组所述第一固定支座固定于地面，两根所述第一螺杆安装在第一固定支座上，两组所述第一螺母拧紧于两组第一螺杆的同一水平位置，两组所述固定端上夹具和固定端下夹具均与两组第一螺杆呈现“井”字型套接，且固定端上夹具和固定端下夹具通过第一螺母与两组第一螺杆固定连接。

Description

一种空间桁架结构扭转实验通用装置
技术领域
本实用新型为一种空间桁架结构扭转实验通用装置及使用方法，具体涉及一种空间桁架结构扭转实验通用装置及使用方法。
背景技术
空间桁架结构因受力简单且节省材料而得到广泛运用，在竖向偏载和横向风载作用下结构将发生扭转，研究其扭转性能显得尤为重要，鉴于目前关于空间桁架结构扭转实验装置及使用方法的已有参考范例相对较少且不具有普适性，为此我们提供一种空间桁架结构扭转实验通用装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种空间桁架结构扭转实验通用装置及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种空间桁架结构扭转实验通用装置，包括固定端装置和加载端装置，所述固定端装置包括第一固定支座、固定端下夹具、固定端上夹具、第一螺杆、第一螺母，两组所述第一固定支座固定于地面，两根所述第一螺杆安装在第一固定支座上，两组所述第一螺母拧紧于两组第一螺杆的同一水平位置，两组所述固定端上夹具和固定端下夹具均与两组第一螺杆呈现“井”字型套接，且固定端上夹具和固定端下夹具通过第一螺母与两组第一螺杆固定连接；
所述加载端装置包括第二固定支座、聚四氟乙烯板、第二螺杆、第二螺母、矩形支座、下转动支座、上转动支座、加载端下夹具、加载端上夹具、插销，所述第二固定支座固定于地面，所述第二固定支座上部焊接有下转动支座，所述加载端下夹具的下部焊接有上转动支座，且上转动支座放置于下转动支座上，且上转动支座和下转动支座通过插销连接，两组所述加载端上夹具和加载端下夹具通过两组第二螺母与两组第二螺杆呈“井”字型连接。通过两台串联液压千斤顶在加载端下夹具上施加一对大小相等方向相反的集中力为结构提供扭矩，根据安装的转角仪和位移计，利用数据采集处理软件汇出扭矩与扭转角的曲线。
优选的，所述加载端和固定端的表面均铺设聚四氟乙烯板。
优选的，所述加载端下夹具和固定端下夹具的上表面均对此固定有矩形支座。
优选的，所述一种空间桁架结构扭转实验通用装置的使用方法的具体步骤如下：
步骤一、两个固定支座固定于地面或实验场地；
步骤二、两根第一螺杆插入第一固定支座预留孔洞内，用第一螺母将第一螺杆固定在第一固定支座上，两第一螺母拧紧于两第一螺杆同高位置，将铺设或包裹聚四氟乙烯板的固定端下夹具插入两第一螺杆并放置于第一螺母上；
步骤三、一个第二固定支座固定于底面或实验场地，固定支座上焊接下转动支座，铺设或包裹聚四氟乙烯板的加载端下夹具上焊接上转动支座，并将其安装在下转动支座上，插上插销；
步骤四、放置实验结构，用水准仪调平实验结构后，穿过两第一螺杆安装铺设或包裹聚四氟乙烯板的固定端上夹具并用第一螺母固定实验结构，同步安装铺设或包裹聚四氟乙烯板的加载端上夹具，两第二螺杆穿过铺设或包裹聚四氟乙烯板的加载端上夹具和铺设或包裹聚四氟乙烯板的加载端下夹具，用第二螺母固定实验结构，并用水准仪再次进行调平校准；
步骤五、安装转角仪和位移计；
步骤六、通过两台串联液压千斤顶在加载端上夹具上施加一对大小相等方向相反的集中力为结构提供扭矩；
步骤七、计算实验结构的扭转角和扭转刚度。
扭转角数值：
假设实验结构纵向为x轴，横向为y轴，竖向为z轴。
扭转角：
1、由位移计测量结果计算：
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000031
2、由转角仪直接测得：
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000032
式①②中
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000033
为x处截面计算扭转角；L为x处截面对称测点的横向距离；Zx与Z-x为x处截面对称测点的竖向位移；
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000034
测为x处截面转角仪测量的扭转角。
扭转刚度：
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000035
式③中F为加载集中力；X为加载力臂；b和a为距固定端纵向距离；
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000036
和
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000037
分别为x＝b和x＝a处截面结构扭转角。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型可通过调节固定支座的间距和上下夹具的距离来实现不同大小空间桁架结构的扭转实验。
2、本实用新型采用在夹具铺设或包裹摩擦系数低的聚四氟乙烯板的方法，达到减少纵向约束影响。
3、本实用新型可采取在固定端下夹具、固定端上夹具、加载端下夹具和加载端上夹具与结构接触位置设置弧形支座、矩形支座或其它结构形式支座的方式来适应不同结构形式的扭转实验,其中也包括梁。
4、本实用新型在加载端下夹具和固定支座处设有转动支座，方便结构自由扭转。
5、本实用新型可做的实验项目有：在弹性范围内，用线性加载方式测定实验结构扭转刚度；测定结构弯-扭情况下的受力特性；测定实验结构极限扭矩。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型固定端的结构示意图；
图3为本实用新型加载端的结构示意图；
图4为本实用新型固定端的操作示意图；
图5为本实用新型加载端的操作示意图。
图中：1第一固定支座、1-1第二固定支座、2固定端下夹具、3固定端上夹具、4聚四氟乙烯板、5第一螺杆、5-1第二螺杆、6第一螺母、6-1第二螺母、 7矩形支座、8-1下转动支座、8-2上转动支座、9加载端下夹具、10加载端上夹具、11插销。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种空间桁架结构扭转实验通用装置及使用方法，包括固定端装置和加载端装置，所述固定端装置包括第一固定支座1、固定端下夹具2、固定端上夹具3、第一螺杆5、第一螺母6，两组所述第一固定支座1固定于地面，两根所述第一螺杆5安装在第一固定支座1 上，两组所述第一螺母6拧紧于两组第一螺杆5的同一水平位置，两组所述固定端上夹具3和固定端下夹具2均与两组第一螺杆5呈现“井”字型套接，且固定端上夹具3和固定端下夹具2通过第一螺母6与两组第一螺杆5固定连接；
所述加载端装置包括第二固定支座1-1、聚四氟乙烯板4、第二螺杆5-1、第二螺母6-1、矩形支座7、下转动支座8-1、上转动支座8-2、加载端下夹具9、加载端上夹具10、插销11，所述第二固定支座1-1固定于地面，所述第二固定支座1-1上部焊接有下转动支座8-1，所述加载端下夹具9的下部焊接有上转动支座8-2，且上转动支座8-2放置于下转动支座8-1上，且上转动支座8-2和下转动支座8-1通过插销11连接，两组所述加载端上夹具10和加载端下夹具9 通过两组第二螺母6-1与两组第二螺杆5-1呈“井”字型连接。通过两台串联液压千斤顶在加载端下夹具9上施加一对大小相等方向相反的集中力为结构提供扭矩，根据安装的转角仪和位移计，利用数据采集处理软件汇出扭矩与扭转角的曲线。
进一步地，所述加载端和固定端的表面均铺设聚四氟乙烯板4。
进一步地，所述加载端下夹具9和固定端下夹具2的上表面均对此固定有矩形支座7。
进一步地，所述一种空间桁架结构扭转实验通用装置的使用方法的具体步骤如下：
步骤一、两个固定支座1固定于地面或实验场地；
步骤二、两根第一螺杆5插入第一固定支座1预留孔洞内，用第一螺母6 将第一螺杆5固定在第一固定支座1上，两第一螺母6拧紧于两第一螺杆5同高位置，将铺设或包裹聚四氟乙烯板4的固定端下夹具2插入两第一螺杆5并放置于第一螺母6上；
步骤三、一个第二固定支座1-1固定于底面或实验场地，固定支座1-1上焊接下转动支座8-1，铺设或包裹聚四氟乙烯板4的加载端下夹具9上焊接上转动支座8-2，并将其安装在下转动支座8-1上，插上插销11；
步骤四、放置实验结构，用水准仪调平实验结构后，穿过两第一螺杆5安装铺设或包裹聚四氟乙烯板4的固定端上夹具3并用第一螺母6固定实验结构，同步安装铺设或包裹聚四氟乙烯板4的加载端上夹具10，两第二螺杆5-1穿过铺设或包裹聚四氟乙烯板4的加载端上夹具10和铺设或包裹聚四氟乙烯板4的加载端下夹具9，用第二螺母6-1固定实验结构，并用水准仪再次进行调平校准；
步骤五、安装转角仪和位移计；
步骤六、通过两台串联液压千斤顶在加载端上夹具10上施加一对大小相等方向相反的集中力为结构提供扭矩；
步骤七、计算实验结构的扭转角和扭转刚度。
扭转角数值：
假设实验结构纵向为x轴，横向为y轴，竖向为z轴。
扭转角：
1、由位移计测量结果计算：
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000061
2、由转角仪直接测得：
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000062
式①②中
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000063
为x处截面计算扭转角；L为x处截面对称测点的横向距离；Zx与Z-x为x处截面对称测点的竖向位移；
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000064
测为x处截面转角仪测量的扭转角。
扭转刚度：
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000065
式③中F为加载集中力；X为加载力臂；b和a为距固定端纵向距离；
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000066
和
Figure DEST_PATH_GDA0002871048530000067
分别为x＝b和x＝a处截面结构扭转角；
通过两台串联液压千斤顶在加载端下夹具9上施加一对大小相等方向相反的集中力为结构提供扭矩，根据安装的转角仪和位移计，利用数据采集处理软件汇出扭矩与扭转角的曲线，可通过调整螺杆在螺母的位置来适应不同桁高桁架结构的扭转实验，可通过调整述固定支座1间距来适应不同桁宽桁架结构的扭转实验，可通过调整固定端下夹具2、固定端上夹具3、加载端下夹具9和加载端上夹具10与结构接触位置设置矩形支座7或其它结构形式支座的方式来适应不同结构形式的扭转实验，其中也包括梁，在固定端下夹具、固定端上夹具3、加载端下夹具9和加载端上夹具10铺设或包裹聚四氟乙烯板4的方法释放纵向约束影响，设置下转动支座8-1和上转动支座8-2，插上插销11可方便结构自由扭转。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种空间桁架结构扭转实验通用装置，包括固定端装置和加载端装置，其特征在于：所述固定端装置包括第一固定支座(1)、固定端下夹具(2)、固定端上夹具(3)、第一螺杆(5)、第一螺母(6)，两组所述第一固定支座(1)固定于地面，两根所述第一螺杆(5)安装在第一固定支座(1)上，两组所述第一螺母(6)拧紧于两组第一螺杆(5)的同一水平位置，两组所述固定端上夹具(3)和固定端下夹具(2)均与两组第一螺杆(5)呈现“井”字型套接，且固定端上夹具(3)和固定端下夹具(2)通过第一螺母(6)与两组第一螺杆(5)固定连接；
所述加载端装置包括第二固定支座(1-1)、聚四氟乙烯板(4)、第二螺杆(5-1)、第二螺母(6-1)、矩形支座(7)、下转动支座(8-1)、上转动支座(8-2)、加载端下夹具(9)、加载端上夹具(10)、插销(11)，所述第二固定支座(1-1)固定于地面，所述第二固定支座(1-1)上部焊接有下转动支座(8-1)，所述加载端下夹具(9)的下部焊接有上转动支座(8-2)，且上转动支座(8-2)放置于下转动支座(8-1)上，且上转动支座(8-2)和下转动支座(8-1)通过插销(11)连接，两组所述加载端上夹具(10)和加载端下夹具(9)通过两组第二螺母(6-1)与两组第二螺杆(5-1)呈“井”字型连接；通过两台串联液压千斤顶在加载端下夹具(9)上施加一对大小相等方向相反的集中力为结构提供扭矩，根据安装的转角仪和位移计，利用数据采集处理软件汇出扭矩与扭转角的曲线。
2.根据权利要求1所述的一种空间桁架结构扭转实验通用装置，其特征在于，所述加载端和固定端的表面均铺设聚四氟乙烯板(4)。
3.根据权利要求1所述的一种空间桁架结构扭转实验通用装置，其特征在于，所述加载端下夹具(9)和固定端下夹具(2)的上表面均对此固定有矩形支座(7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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