一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及應(yīng)用所述的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，同時還涉及一種應(yīng)用所述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法，所述的實(shí)驗(yàn)裝置的立柱(2)底部一端與底座(1)連接，立柱(2)另一端與橫梁(3)連接，橫梁(3)兩端部分別設(shè)置用于放置砝碼(28)的砝碼支撐桿盤(4)，橫梁(3)位于立柱(2)兩側(cè)的部分分別粘貼應(yīng)變片(29)，每個應(yīng)變片(29)分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)連接，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置，能夠方便快捷地進(jìn)行橫梁的彎曲正應(yīng)力測定、壓彎組合變形實(shí)驗(yàn)、桁架的內(nèi)力測定實(shí)驗(yàn)、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定等多種力學(xué)實(shí)驗(yàn)。同時，步驟簡便，操作簡單，能夠方便快捷地完成試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【專利說明】一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及應(yīng)用所述的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，是涉及一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，本發(fā)明同時還涉及一種應(yīng)用所述的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)常用的實(shí)驗(yàn)裝置中，剛架或桁架相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置比較多見，其共同特點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)類型在試驗(yàn)過程中是不能變化的。因此進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時，需要制作不同的實(shí)驗(yàn)裝置，這樣，不僅增加了試驗(yàn)成本，而且進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時，需要使用不同的實(shí)驗(yàn)裝置，也增加了實(shí)驗(yàn)室場地，影響實(shí)驗(yàn)場地的使用效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明所提出的是一種能夠進(jìn)行橫梁的彎曲正應(yīng)力測定、壓彎組合變形實(shí)驗(yàn)、桁架的內(nèi)力測定實(shí)驗(yàn)、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定等多種實(shí)驗(yàn)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置，通過橫梁與立柱之間更換不同結(jié)構(gòu)和截面尺寸的拉桿，實(shí)現(xiàn)不同類型結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，特別是在靜定與超靜定結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)方便轉(zhuǎn)換。
[0004]要解決以上所述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]本發(fā)明為一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，所述的裝置為一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括底座，立柱，橫梁，立柱底部一端與底座連接，立柱另一端與橫梁連接，橫梁兩端部分別設(shè)置用于放置砝碼的砝碼支撐桿盤，橫梁位于立柱兩側(cè)的部分分別粘貼應(yīng)變片，每個應(yīng)變片分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接。
[0006]所述的立柱位于底部的一端垂直連接在底座上，橫梁中間部位與立柱中間部位連接，橫梁與立柱之間呈T字形結(jié)構(gòu)，立柱的立柱上端部與橫梁左端部和橫梁右端部之間分別設(shè)置左拉桿和右拉桿。
[0007]所述的橫梁左端部和橫梁右端部上各設(shè)置安裝一個連接耳，立柱上端部設(shè)置左卡孔和右卡孔，左拉桿和右拉桿兩端頭分別設(shè)置限位桿，左拉桿的兩個限位桿設(shè)置為能分別卡在橫梁左端部上的連接耳和左卡孔上的結(jié)構(gòu)，右拉桿的兩個限位桿設(shè)置為能分別卡在橫梁右端部上的連接耳和右卡孔上的結(jié)構(gòu)，左拉桿和右拉桿上分別粘貼應(yīng)變片，橫梁左端部和橫梁右端部的四面分別粘貼應(yīng)變片，每個應(yīng)變片分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接構(gòu)成測量電橋。
[0008]所述的立柱兩側(cè)分別設(shè)置左卡槽和右卡槽，橫梁包括左橫梁組件和右橫梁組件，左橫梁組件與立柱連接的一端設(shè)置左卡緊板，右橫梁組件與立柱連接的一端設(shè)置右卡緊板，左卡緊板和右卡緊板分別卡裝在左卡槽和右卡槽內(nèi)，左卡槽和右卡槽兩側(cè)分別設(shè)置3個定位螺栓，定位螺栓設(shè)置為分別將左橫梁組件和右橫梁組件卡緊在左卡槽和右卡槽內(nèi)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用位于橫梁中心線上的I個定位螺栓連接時，構(gòu)成鉸鏈連接，當(dāng)采用3個定位螺栓連接時，構(gòu)成固定端連接。
[0009]所述的左拉桿包括左桿件I和左桿件II，左桿件I和左桿件II之間通過調(diào)節(jié)螺桿
I連接，右拉桿包括右桿件I和右桿件II，右桿件I和右桿件II之間通過調(diào)節(jié)螺桿II連接，左拉桿和右拉桿上粘貼的應(yīng)變片與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接構(gòu)成測量電橋，所述的底座I設(shè)置為十字形結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明同時還涉及一種應(yīng)用上述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，所述的進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是:
[0011]將橫梁與立柱連接成T字形結(jié)構(gòu)，3個定位螺栓都安裝上構(gòu)成固定端，分2組同時進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將橫梁左端部和橫梁右端部的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的測量電橋，采用單臂半橋接法，即分別將橫梁左端部和橫梁右端部上的應(yīng)變片為工作片，橫梁右端部應(yīng)變片為溫度補(bǔ)償片，再選者不受載的應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片，分2組同時在橫梁左端部和橫梁右端部的砝碼支撐桿盤加載砝碼，采用等量逐級加載法，測量橫梁左端部和橫梁右端部的工作片的應(yīng)變值，按照公式σ計算橫梁左端部和橫梁右端部工作片處的應(yīng)力，分別與材料力學(xué)中的彎曲正應(yīng)力計算結(jié)果比較，計算相對誤差，驗(yàn)證計算公式正確性。此為梁的橫力彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。
[0012]所述的進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是:
[0013]I)將橫梁與立柱連接成T字形結(jié)構(gòu)，只安裝位于橫梁中心線上的I個定位螺栓，構(gòu)成鉸鏈連接，再安裝左拉桿和右拉桿，構(gòu)成靜定三角架式結(jié)構(gòu)，其中橫梁受壓縮與彎曲組合變形，左拉桿和右拉桿受拉伸變形。分別將橫梁左端部、橫梁右端部、左拉桿和右拉桿的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀構(gòu)成測量電橋，采用單臂半橋接法和等量逐級加載法，首先使用直徑為1mm的拉桿，測出左拉桿、右拉桿的應(yīng)變，再按照σ =Εε計算工作片處的應(yīng)力和拉桿的軸力，與材料力學(xué)拉伸變形的理論計算結(jié)果比較，計算相對誤差，同時測量橫梁左端部和橫梁右端部處的工作片的應(yīng)變，與拉伸與彎曲組合變形的計算結(jié)果相比較，計算相對誤差;
[0014]2)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，更換不同類型和尺寸的左拉桿和右拉桿，觀察左拉桿和右拉桿的軸力和左拉桿和右拉桿上的應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化；觀察橫梁左端部和橫梁右端部的應(yīng)變片處應(yīng)變有無變化，若無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與桿件材料和截面尺寸無關(guān)；
[0015]3)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，調(diào)節(jié)左拉桿和右拉桿的長度，觀測橫梁左端部、橫梁右端部、左拉桿和右拉桿上的應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化；若無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與左拉桿和右拉桿的制造誤差無關(guān)。
[0016]4)將左拉桿和右拉桿用桁架結(jié)構(gòu)替代，重復(fù)上述步驟I)?2)，就是桁架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0017]本發(fā)明同時還涉及一種應(yīng)用上述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，所述的進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是:
[0018]I)將橫梁與立柱連接成T字形結(jié)構(gòu)，3個定位螺栓都安裝上構(gòu)成固定端，安裝左拉桿和右拉桿，構(gòu)成超靜定三角架式結(jié)構(gòu)；分別將橫梁位于立柱兩側(cè)的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的測量電橋；
[0019]2)采用單臂半橋接法和等量逐級加載法，測量左拉桿和右拉桿處的應(yīng)變片的應(yīng)變值，與結(jié)構(gòu)力學(xué)中求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法得到的計算結(jié)果相比較，計算相對誤差；
[0020]3)保持加載負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)動左拉桿和右拉桿上的調(diào)節(jié)手柄，伸長或縮短左拉桿和右拉桿長度，模擬左拉桿和右拉桿上制造誤差，觀察橫梁左端部、橫梁右端部處應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化，若有變化，說明超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與左拉桿和右拉桿的制造誤差密切相關(guān);
[0021]4)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，更換不同類型和尺寸的斜拉桿，觀察橫梁左端部和橫梁右端部處應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化，若有變化，說明超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與左拉桿和右拉桿的材料和截面尺寸有關(guān)。
[0022]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能得到以下的有益效果:
[0023]本發(fā)明所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變立柱與橫梁的連接類型或更換不同結(jié)構(gòu)和截面尺寸的左拉桿和右拉桿，實(shí)現(xiàn)不同類型結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，形成多功能的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，能夠方便快捷地進(jìn)行橫梁的彎曲正應(yīng)力測定、壓彎組合變形實(shí)驗(yàn)、桁架的內(nèi)力測定實(shí)驗(yàn)、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定等多種實(shí)驗(yàn)，適用范圍廣，實(shí)驗(yàn)步驟簡便，操作簡單，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置采用對稱三角架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，可2組實(shí)驗(yàn)同時進(jìn)行，提高了試驗(yàn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面對本說明書各附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作出簡要的說明:
[0025]圖1為本發(fā)明所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的A-A面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；；
[0027]附圖中標(biāo)記分別為:1、底座；2、立柱；3、橫梁；4、砝碼支撐桿盤；5、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；6、立柱上端部；7、橫梁左端部；8、橫梁右端部；9、左拉桿；10、右拉桿；11、連接耳；12、左卡孔；13、右卡孔；14、左卡槽；15、右卡槽；16、左橫梁組件；17、右橫梁組件；18、左卡緊板；19、右卡緊板；20、定位螺栓；21、左桿件I ;22、左桿件II ;23、調(diào)節(jié)螺桿I ;24、右桿件I ;25、右桿件II ;26、調(diào)節(jié)螺桿II ;27、限位桿；28、砝碼；29、應(yīng)變片。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0029]如附圖1、附圖2所示，本發(fā)明為一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，所述的實(shí)驗(yàn)裝置包括底座1，立柱2，橫梁3，立柱2底部一端與底座I連接，立柱2另一端與橫梁3連接，橫梁3兩端部分別設(shè)置用于放置砝碼28的砝碼支撐桿盤4，橫梁3位于立柱2兩側(cè)的部分分別粘貼應(yīng)變片29，每個應(yīng)變片29分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5連接。通過改變立柱與橫梁的連接類型或更換不同結(jié)構(gòu)、材料和截面尺寸的左拉桿和右拉桿，實(shí)現(xiàn)不同類型結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，形成多功能的實(shí)驗(yàn)裝置，能夠方便快捷地進(jìn)行橫梁的彎曲正應(yīng)力測定、壓彎組合變形實(shí)驗(yàn)、桁架的內(nèi)力測定實(shí)驗(yàn)、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定等力學(xué)實(shí)驗(yàn)測量，由于采用對稱三角架式結(jié)構(gòu)，可2組實(shí)驗(yàn)同時進(jìn)行，并且測量過程便捷，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0030]所述的立柱2位于底部的一端垂直連接在底座I上,橫梁3中間部位與立柱2中間部位連接，橫梁3與立柱2之間呈T字形結(jié)構(gòu)，立柱2的上端部6與橫梁左端部7和橫梁右端部8之間分別設(shè)置左拉桿9和右拉桿10。左拉桿9和右拉桿10可以在實(shí)驗(yàn)過程中更換為具有不同材料、不同截面形狀和尺寸拉桿，或更換為桁架結(jié)構(gòu)形式的拉桿，便于進(jìn)行力學(xué)測量。
[0031]所述的橫梁左端部7和橫梁右端部8上各設(shè)置安裝一個連接耳11，立柱上端部6設(shè)置左卡孔12和右卡孔13，左拉桿9和右拉桿10兩端頭分別設(shè)置限位桿27，左拉桿9的兩個限位桿27設(shè)置為能分別卡在橫梁左端部7上的連接耳11和左卡孔12上的結(jié)構(gòu)，右拉桿10的兩個限位桿27設(shè)置為能分別卡在橫梁右端部8上的連接耳11和右卡孔13上的結(jié)構(gòu)，左拉桿9和右拉桿10上分別粘貼應(yīng)變片，橫梁左端部7和橫梁右端部8的四面分別粘貼應(yīng)變片，每個應(yīng)變片分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5相連構(gòu)成測量電橋。上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了左拉桿和右拉桿的可靠連接，并且左拉桿和右拉桿拆卸安裝方便快捷，能夠有效提高實(shí)驗(yàn)工作的開展。
[0032]所述的立柱2兩側(cè)分別設(shè)置左卡槽14和右卡槽15，橫梁3包括左橫梁組件16和右橫梁組件17，左橫梁組件16與立柱2連接的一端設(shè)置左卡緊板18，右橫梁組件17與立柱2連接的一端設(shè)置右卡緊板19,左卡緊板18和右卡緊板19分別卡裝在左卡槽14和右卡槽15內(nèi)，左卡槽14和右卡槽15兩側(cè)分別設(shè)置3個定位螺栓20，定位螺栓20設(shè)置為分別將左橫梁組件16和右橫梁組件17卡緊在左卡槽14和右卡槽15內(nèi)的結(jié)構(gòu)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)左橫梁組件16和右橫梁組件17分別與立柱兩側(cè)的可靠連接和拆卸，便于力學(xué)實(shí)驗(yàn)工作方便進(jìn)行。
[0033]所述的左拉桿9包括左桿件I 21和左桿件II 22，左桿件I 21和左桿件II 22之間通過調(diào)節(jié)螺桿I 23連接，右拉桿10包括右桿件I 24和右桿件II 25，右桿件I 24和右桿件
II25之間通過調(diào)節(jié)螺桿II 26連接，左拉桿9和右拉桿10上粘貼的應(yīng)變片分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5相連構(gòu)成測量電橋。
[0034]所述的底座I設(shè)置為十字形結(jié)構(gòu)，提高了底座放置時的穩(wěn)定性。
[0035]本發(fā)明同時還涉及一種應(yīng)用上述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，能夠方便快捷地完成靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，所述的進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是:
[0036]將橫梁3與立柱2連接成T字形結(jié)構(gòu)，3個定位螺栓都安裝上構(gòu)成固定端，分2組同時進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將橫梁左端部7和橫梁右端部8的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5的測量電橋，采用單臂半橋接法，橫梁左端部7和橫梁右端部8上的應(yīng)變片作為工作片，再選者不受載的應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片，在橫梁左端部7的砝碼支撐桿盤4加載砝碼，采用等量逐級加載法，測量橫梁左端部7和橫梁右端部8的工作片的應(yīng)變值，按照公式σ E ε Jjw計算橫梁左端部7和橫梁右端部8工作片處的應(yīng)力，分別與材料力學(xué)中的彎曲正應(yīng)力計算結(jié)果比較，計算相對誤差，驗(yàn)證計算公式正確性。此為梁的橫力彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。
[0037]I)將橫梁3與立柱2連接成T字形結(jié)構(gòu)，只安裝位于橫梁中心線上的I個定位螺栓，構(gòu)成鉸鏈連接，再安裝左拉桿9和右拉桿10，構(gòu)成靜定三角架式結(jié)構(gòu)，其中橫梁5受壓縮與彎曲組合變形，左拉桿9和右拉桿10受拉伸變形。分別將橫梁左端部7、橫梁右端部8、左拉桿9和右拉桿10的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5構(gòu)成測量電橋，采用單臂半橋接法和等量逐級加載法，首先使用直徑為1mm的拉桿，測出左拉桿9、右拉桿10的應(yīng)變，再按照σ =E ε計算工作片處的應(yīng)力和拉桿的軸力，與材料力學(xué)拉伸變形的理論計算結(jié)果相比較，計算相對誤差，同時測量橫梁左端部7和橫梁右端部8處的工作片的應(yīng)變，與拉伸與彎曲組合變形的計算結(jié)果相比較，計算相對誤差；
[0038]2)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，更換不同類型和尺寸的左拉桿9和右拉桿10，觀察左拉桿9和右拉桿10的軸力和左拉桿9和右拉桿10上的應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化；觀察橫梁左端部7和橫梁右端部8的應(yīng)變片處應(yīng)變有無變化，若無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與桿件材料和截面尺寸無關(guān)；
[0039]3)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，調(diào)節(jié)左拉桿9和右拉桿10的長度，觀測橫梁左端部7、橫梁右端部8、左拉桿9和右拉桿10上的應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化；若無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與橫梁3制造誤差無關(guān)。
[0040]4)將左拉桿和右拉桿用桁架結(jié)構(gòu)替代，重復(fù)上述步驟I)?2)，就是桁架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0041]本發(fā)明同時還涉及一種應(yīng)用上述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，能夠方便快捷地完成超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，所述的進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是:
[0042]I)將橫梁3與立柱2連接成T字形結(jié)構(gòu)，3個定位螺栓都安裝上構(gòu)成固定端，安裝左拉桿和右拉桿，構(gòu)成超靜定三角架式結(jié)構(gòu)；分別將橫梁3位于立柱2兩側(cè)部位的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5的測量電橋，安裝左拉桿9和右拉桿10，構(gòu)成超靜定三角架式結(jié)構(gòu)；
[0043]2)采用單臂半橋接法和等量逐級加載法，測量左拉桿9和右拉桿10處的應(yīng)變片的應(yīng)變值，與結(jié)構(gòu)力學(xué)中求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法得到的計算結(jié)果相比較，計算相對誤差；
[0044]3)保持加載負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)動左拉桿9和右拉桿10上的調(diào)節(jié)螺桿I 23和調(diào)節(jié)螺桿II 26，伸長或縮短左拉桿9和右拉桿10長度，模擬左拉桿9和右拉桿10上制造誤差，觀察橫梁左端部7、橫梁右端部8處應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化，若有變化，說明超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與左拉桿9、右拉桿10的制造誤差密切相關(guān)；
[0045]4)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，更換不同類型和尺寸的斜拉桿，觀察橫梁左端部7和橫梁右端部8處應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化，若有變化，說明超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與左拉桿9、右拉桿10的材料和截面尺寸有關(guān)。
[0046]本發(fā)明所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，改變立柱與橫梁的連接類型或更換不同材料、結(jié)構(gòu)和截面尺寸的左拉桿和右拉桿，實(shí)現(xiàn)不同類型結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，形成多功能的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，能夠方便快捷地進(jìn)行橫梁的彎曲正應(yīng)力測定、壓彎組合變形實(shí)驗(yàn)、桁架的內(nèi)力測定實(shí)驗(yàn)、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力測定等多種實(shí)驗(yàn)，適用范圍廣，實(shí)驗(yàn)步驟簡便，操作簡單，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置采用對稱三角架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，可2組實(shí)驗(yàn)同時進(jìn)行，提高了試驗(yàn)效率。
[0047]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明具體的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其他場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的實(shí)驗(yàn)裝置包括底座(1)，立柱(2)，橫梁(3)，立柱(2)底部一端與底座(I)連接，立柱(2)另一端與橫梁(3)連接，橫梁(3)兩端部分別設(shè)置用于放置砝碼(28)的砝碼支撐桿盤(4)，橫梁(3)位于立柱(2)兩側(cè)的部分分別粘貼應(yīng)變片(29)，每個應(yīng)變片(29)分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的立柱(2)位于底部的一端垂直連接在底座(I)上，橫梁(3)中間部位與立柱(2)中間部位連接，橫梁(3)與立柱(2)之間呈T字形結(jié)構(gòu)，立柱(2)的立柱上端部(6)與橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)之間分別設(shè)置左拉桿(9)和右拉桿(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)上各設(shè)置安裝一個連接耳(11)，立柱上端部(6)設(shè)置左卡孔(12)和右卡孔(13)，左拉桿(9)和右拉桿(10)兩端頭分別設(shè)置限位桿(27)，左拉桿(9)的兩個限位桿(27)設(shè)置為能分別卡在橫梁左端部(7)上的連接耳(11)和左卡孔(12)上的結(jié)構(gòu)，右拉桿(10)的兩個限位桿(27)設(shè)置為能分別卡在橫梁右端部(8)上的連接耳(11)和右卡孔(13)上的結(jié)構(gòu)，左拉桿(9)和右拉桿(10)上分別粘貼應(yīng)變片，每個應(yīng)變片分別與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)連接構(gòu)成測量電橋，橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)的中間位置的四面分別粘貼應(yīng)變片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的立柱(2)兩側(cè)分別設(shè)置左卡槽(14)和右卡槽(15)，橫梁(3)包括左橫梁組件(16)和右橫梁組件(17)，左橫梁組件(16)與立柱(2)連接的一端設(shè)置左卡緊板(18)，右橫梁組件(17)與立柱(2)連接的一端設(shè)置右卡緊板(19)，左卡緊板(18)和右卡緊板(19)分別卡裝在左卡槽(14)和右卡槽(15)內(nèi)，左卡槽(14)和右卡槽(15)兩側(cè)分別設(shè)置定位螺栓(20)，定位螺栓(20)設(shè)置為分別將左橫梁組件(16)和右橫梁組件(17)卡緊在左卡槽(14)和右卡槽(15)內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的左拉桿(9)包括左桿件I (21)和左桿件II (22)，左桿件I (21)和左桿件II (22)之間通過調(diào)節(jié)螺桿I (23)連接，右拉桿(10)包括右桿件I (24)和右桿件II (25)，右桿件I (24)和右桿件II (25)之間通過調(diào)節(jié)螺桿II (26)連接，左拉桿(9)和右拉桿(10)上分別粘貼應(yīng)變片，并與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)相連，所述的底座(I)設(shè)置為十字形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于:所述的進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是: 將橫梁(3)與立柱(2)連接成T字形結(jié)構(gòu)，將橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)構(gòu)成測量電橋。分2組同時實(shí)驗(yàn)，采用單臂半橋接法，即分別將橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)上的應(yīng)變片作為工作片，再選者不受載的應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片，在橫梁左端部(7)的砝碼支撐桿盤(4)加載砝碼，采用等量逐級加載法，測量橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)的工作片的應(yīng)變值，按照公式σ E ε ?^計算橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)工作片處的應(yīng)力，分別與材料力學(xué)中的彎曲正應(yīng)力計算結(jié)果比較，計算相對誤差，驗(yàn)證計算公式正確性。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于:所述的進(jìn)行靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是: I)將橫梁(3)與立柱(2)連接成T字形結(jié)構(gòu)，只安裝位于橫梁(I)中心線上的I個定位螺栓，構(gòu)成鉸鏈連接，再安裝左拉桿(9)和右拉桿(10)，構(gòu)成靜定三角架式結(jié)構(gòu)，其中橫梁(5)受壓縮與彎曲組合變形，左拉桿(9)和右拉桿(10)受拉伸變形，分別將橫梁左端部(7)、橫梁右端部(8)、左拉桿(9)和右拉桿(10)的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)構(gòu)成測量電橋，采用單臂半橋接法和等量逐級加載法，首先使用直徑為10_的拉桿，測出左拉桿(9)、右拉桿(10)的應(yīng)變，再按照σ= Εε計算工作片處的應(yīng)力和拉桿的軸力，與材料力學(xué)拉伸變形的理論計算結(jié)果相比較，計算相對誤差，同時測量橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)處的工作片的應(yīng)變，與拉伸與彎曲組合變形的計算結(jié)果相比較，計算相對誤差； 2)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，更換不同類型和尺寸的左拉桿(9)和右拉桿(10)，觀察左拉桿(9)和右拉桿(10)的軸力和左拉桿(9)和右拉桿(10)上的應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化；觀察橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)的應(yīng)變片處應(yīng)變有無變化，若無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與桿件材料和截面尺寸無關(guān)； 3)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，調(diào)節(jié)左拉桿(9)和右拉桿(10)的長度，觀測橫梁左端部(7)、橫梁右端部(8)、左拉桿(9)和右拉桿(10)上的應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化；若無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與左拉桿(9)和右拉桿(10)制造誤差無關(guān)。 4)將左拉桿(9)和右拉桿(10)用桁架結(jié)構(gòu)替代，重復(fù)上述步驟I)?2)，就是桁架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于:所述的進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的步驟是:1)將橫梁⑶與立柱⑵連接成T字形結(jié)構(gòu)，安裝左拉桿(9)和右拉桿(10)，構(gòu)成超靜定三角架式結(jié)構(gòu)；分別將橫梁(3)位于立柱(2)兩側(cè)部位的應(yīng)變片、左拉桿(9)和右拉桿(10)的應(yīng)變片接入靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(5)組成測量電橋。 2)采用單臂半橋接法和等量逐級加載法，測量左拉桿(9)和右拉桿(10)處的應(yīng)變片的應(yīng)變值，與結(jié)構(gòu)力學(xué)中求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法得到的計算結(jié)果相比較，計算相對誤差； 3)保持加載負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)動左拉桿(9)和右拉桿(10)上的調(diào)節(jié)手柄，伸長或縮短左拉桿(9)和右拉桿(10)長度，模擬左拉桿(9)和右拉桿(10)上制造誤差，觀察橫梁左端部(7)、橫梁右端部(8)處應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化，若有變化，說明超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與橫梁(3)的制造誤差密切相關(guān)；4)在保持加載負(fù)荷不變的前提下，更換不同類型和尺寸的斜拉桿，觀察橫梁左端部(7)和橫梁右端部(8)處應(yīng)變片的應(yīng)變值有無變化，若有無變化，說明靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與橫梁(3)材料和截面尺寸有關(guān)。
【文檔編號】G09B23/10GK104269088SQ201410578594
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月25日
【發(fā)明者】何芝仙, 羅星 申請人:安徽工程大學(xué)