專利名稱：薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置技術(shù)領(lǐng)域:本實用新型涉及一種鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)演示裝置，特別暈一種薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，屬于教學(xué)輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于鋼材強度高、韌性好，因而在鋼結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件常采用工字型 截面、T型截面和十字型截面等薄壁構(gòu)件。失穩(wěn)破壞是薄壁構(gòu)件主要的破壞形式， 不同的截面形式，不同的受力形式，不同的約束方式，其失穩(wěn)的形態(tài)會不同， 其臨界荷載的計算方法也不同，因而薄壁構(gòu)件的失穩(wěn)破壞是鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中 的核心內(nèi)容和學(xué)習(xí)難點。在過去的教學(xué)中，由于鋼構(gòu)件的加工和使用成本高， 沒有設(shè)置薄壁構(gòu)件失穩(wěn)的演示實驗，教師僅通過書上的平面圖對復(fù)雜的失穩(wěn)形 態(tài)進行講解，學(xué)生對失穩(wěn)形態(tài)缺乏直觀的感性認識，很難區(qū)別和理解各種失穩(wěn) 形態(tài)的特征，建立清晰的失穩(wěn)概念，不能對鋼構(gòu)件的失穩(wěn)現(xiàn)象進行正確地分析，從而影響對薄壁構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計原理的深入學(xué)習(xí)和正確應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容:本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對薄壁構(gòu)件常見的軸心受壓和受彎兩種受力狀態(tài)提供一種薄壁構(gòu)件受壓和受彎時整體失穩(wěn)的教學(xué)演示裝 置，通過該裝置對軸心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)演示，可以幫助學(xué)生直 觀地觀察、區(qū)別薄壁構(gòu)件的各種失穩(wěn)形態(tài)，正確掌握鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計原理和設(shè) 計方法。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)薄壁構(gòu)件受 壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置由演示臺和薄壁構(gòu)件兩部分組成。演示臺由頂板、手動施壓機構(gòu)、豎桿、底板組成，豎桿兩端有端頭螺紋， 通過定位螺帽和勁箍螺帽，上端與頂板相連，下端與底板相連，頂板上開有一 個能使六角扳手通過的中心圓孔。手動施壓機構(gòu)由上螺管、正反螺栓、下螺管和定位板組成，上螺管與頂板 上的中心圓孔對接并焊接連接，下螺管與定位板的幾何中心對接并焊接連接， 上、下螺管的螺紋方向相反，與正反螺栓進行螺紋連接。薄壁構(gòu)件試件采用有機玻璃材料，可制作成工字形、T字形和十字形等多種截面形式，構(gòu)件兩端設(shè)計有與演示臺上的定位鍵相配合的U型卡槽。
薄壁構(gòu)件受壓整體失穩(wěn)演示操作如下將薄壁構(gòu)件固定于演示臺底板和手 動施壓機構(gòu)的定位板之間，兩端通過安裝在底板和定位板上的定位鍵形成鉸接 約束，定位板可以豎桿,為導(dǎo)軌進行上下移動，通過六角扳手轉(zhuǎn)動正反螺栓，由 正反螺栓帶動下螺管和定位板發(fā)生位移，向薄壁構(gòu)件施加軸向壓力，使薄壁構(gòu) 件發(fā)生軸心受壓整體失穩(wěn)，可分別實現(xiàn)演示軸心受壓構(gòu)件的彎曲失穩(wěn)、彎扭失 穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的全過程。薄壁構(gòu)件受彎整體失穩(wěn)演示操作如下將演示臺橫臥放倒，并將工字形截面構(gòu)件固定于演示臺的底板和手動施壓機構(gòu)的定位板之間，形成端部不能沿梁 軸線方向轉(zhuǎn)動的簡支梁，在梁中部用手施加集中荷載，既可實現(xiàn)梁的彎扭失穩(wěn) 全過程演示。本實用新型經(jīng)教學(xué)實踐證明本演示裝置具有采用手工驅(qū)動，無需動力引 擎，輕巧簡練、失穩(wěn)形態(tài)直觀、便于學(xué)生觀察分析，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量 輕，使用方便靈活等優(yōu)點。薄壁構(gòu)件試件采用有機玻璃制作而成，易于加工， 試件可以多次重復(fù)使用，使用成本低廉。


以下結(jié)合附圖，通過實施例作進一步說明，但本實用新型的保護 范圍并不限于下面的實施例子。圖1為本實用新型主視示意圖；圖2為本實用新型安裝受壓構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型受彎構(gòu)件的示意圖；圖4為本實用新型手動施壓機構(gòu)局部視圖。圖中，l是頂板、2是上螺管、3是正反螺栓、4是下螺管、5是定位板、6 是縱向定位鍵、7是橫向定位鍵、8是豎桿、9是底板、IO是定位螺帽、11是勁 箍螺帽、12是六角扳手、13是受壓構(gòu)件、14是受彎構(gòu)件。
具體實施方式
實施例l:工字形截面壓彎構(gòu)件演示如附圖所示，把工字形截面構(gòu)件放入演示臺的底板9和定位板5之間，構(gòu) 件上下兩端的U形槽卡入對應(yīng)的縱向定位鍵6中，并且盡量使構(gòu)件截面中心對 準縱向定位鍵6的中心，以減少誤差。接著把六角扳手12通過頂板1的中心圓 孔插入到正反螺栓3的內(nèi)六角孔中并轉(zhuǎn)動六角扳手12，使正反螺栓3發(fā)生轉(zhuǎn)動， 由于上螺管2固定在演示臺的頂板1上不能轉(zhuǎn)動和移動，所以正反螺栓3的轉(zhuǎn) 動驅(qū)使下螺管4向下移動，進而帶動定位板5沿豎桿8上下移動，這樣，正反 螺栓3的轉(zhuǎn)動就轉(zhuǎn)化為定位板5的上下移動。由于正反螺栓3兩端攻有正反螺 紋，螺紋在其壓力角內(nèi)自鎖，拿掉六角扳手12后不會產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，能保證其位置 和狀態(tài)，達到通過正反螺栓3的轉(zhuǎn)動形成向下的壓力，實現(xiàn)對工字形截面壓彎 構(gòu)件的加載作用。根據(jù)需要的失穩(wěn)變形情況，可以對其施加不同的壓力，而壓 力的大小可以通過控制六角扳手12的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來調(diào)節(jié)。 實施例2: T字形截面壓彎構(gòu)件演示如附圖所示，把T字形截面構(gòu)件放入演示臺的底板9和定位板5之間，構(gòu) 件上下兩端的U形槽卡入對應(yīng)的縱向定位鍵6和橫向定位鍵7中，并且盡量使 構(gòu)件截面對稱軸線對應(yīng)放置于橫向定位鍵7的中心線上，以減少誤差。T字形截 面構(gòu)件的端部經(jīng)過加固處理，端部的U形槽呈現(xiàn)T形。其余的操作類似于實施 例一中的操作過程。實施例3:十字形截面壓彎構(gòu)件演示如附圖所示，把十字形截面構(gòu)件放入演示臺的底板9和定位板5之間，構(gòu) 件上下兩端的U形槽卡入對應(yīng)的縱向定位鍵6和橫向定位鍵7中，并且盡量使 構(gòu)件截面對稱軸線對應(yīng)放置于縱向定位鍵6和橫向定位鍵7的中心線上，以減 少誤差。十字形截面構(gòu)件的端部經(jīng)過加固處理，端部的U形槽呈現(xiàn)十字形。其 余的操作類似于實施例一中的操作過程。實施例4:工字形截面受彎構(gòu)件彎扭失穩(wěn)演示如附圖所示，把工字形截面構(gòu)件放入演示臺的底板9和定位板5之間，構(gòu) 件上下兩端的U形槽卡入對應(yīng)的橫向定位鍵7中，并且縱向定位鍵6作為其鉸 支支座形式，并且盡量使構(gòu)件截面對稱軸線對應(yīng)放置于定位鍵的中心線上，以 減少誤差，之后用六角扳手12轉(zhuǎn)動正反螺栓3，使構(gòu)件固定在演示臺上。接著 把演示臺平臥放倒，使工字型形截面構(gòu)件形成簡支梁的形式，用手在工字形截 面構(gòu)件的中部施加集中力，既可實現(xiàn)工字型構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)演示。
權(quán)利要求1、一種薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，其特征在于該裝置由演示臺和薄壁構(gòu)件兩部分組成，演示臺裝有向薄壁構(gòu)件施加軸向壓力的手動施壓機構(gòu)，薄壁構(gòu)件固定于演示臺的底板(9)和手動施壓機構(gòu)的定位板(5)之間，兩端通過安裝在底板(9)和定位板(5)上的縱向和橫向定位鍵(6)和(7)進行轉(zhuǎn)動約束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，其 特征在于演示臺由頂板(l)、手動施壓機構(gòu)、豎桿(S)、底板(9)組成，豎桿(8)兩端有端頭螺紋，通過定位螺帽卿和勁箍螺帽m)，上端與頂板a)相連，下端與底板 (9)相連，頂板a)上開有一個能使六角扳手似通過的中心圓孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，其 特征在于薄壁構(gòu)件采用有機玻璃材料，制作成工字形、T字形和十字形等截面形 式，薄壁構(gòu)件兩端設(shè)計有與演示臺上的縱向和橫向定位鍵(6)和(7)配合的U型卡 槽。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，其 特征在于手動施壓機構(gòu)由上螺管(2)、正反螺栓(3)、下螺管(4)和定位板(5)組成， 上螺管(2)與頂板(1)上的中心圓孔對接并焊接連接，下螺管(4)與定位板(5)的幾何 中心對接并焊接連接，上、下螺管(2)和(4)的螺紋方向相反，與正反螺栓(3)進行 螺紋連接，定位板(5)可以豎桿(8)為導(dǎo)軌進行移動，通過六角扳手幼轉(zhuǎn)動正反螺 栓(3)使其發(fā)生位移。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，其 特征在于正反螺栓(3)的上端設(shè)計一個與六角扳手肪相配合的內(nèi)六角孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，其 特征在于將工字形截面薄壁構(gòu)件固定于演示臺的底板(9)和手動施壓機構(gòu)的定位 板(5)之間，并將演示臺橫臥放倒，使工字形截面薄壁構(gòu)件形成簡支梁的形式， 作為工字形截面梁的受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)演示裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)演示裝置，特別是一種薄壁構(gòu)件受壓、受彎整體失穩(wěn)教學(xué)演示裝置，屬于教學(xué)輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。其特征是裝置由演示臺和薄壁構(gòu)件兩部分組成，演示臺由頂板、手動施壓機構(gòu)、豎桿、底板組成，手動施壓機構(gòu)由上螺管、正反螺栓、下螺管和定位板組成，薄壁構(gòu)件試件采用有機玻璃材料制作成工字形、T字形和十字形等多種截面形式，將薄壁構(gòu)件固定于演示臺底板和手動施壓機構(gòu)的定位板之間，通過六角扳手轉(zhuǎn)動正反螺栓，向薄壁構(gòu)件施加軸向壓力，實現(xiàn)軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)演示；將演示臺橫臥放倒，將工字形截面構(gòu)件固定于演示臺的底板和手動施壓機構(gòu)的定位板之間，形成端部不能沿梁軸線方向轉(zhuǎn)動的簡支梁，在梁中部用手施加集中荷載，即可實現(xiàn)梁的受彎失穩(wěn)演示。
文檔編號G09B25/00GK201215697SQ20082008153
公開日2009年4月1日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者張德利, 蘇何先, 黃呈偉 申請人:昆明理工大學(xué)