一种验证零杆在桁架失稳过程中的作用的教学实验装置及实验方法

摘要

本发明提供一种验证零杆在桁架失稳过程中的作用的教学实验装置及实验方法，该教学实验装置包括桁架结构、蜗轮蜗杆加载装置、支撑与约束装置和测量设备。矩形桁架结构由不同的杆件通过铰节点相互连接,其内部通过铰节点连接不同杆件。蜗轮蜗杆加载装置安装在桁架结构的上方，实现对桁架结构的加载与卸载，并通过力传感器在计算机上显示所加荷载。支承与约束装置包括反力框架和桁架结构的约束支承；桁架结构的约束支承包括固定铰支座和可动铰支座。本发明能够验证零杆在桁架失稳过程中的作用。本发明的有益效果为桁架结构形式多变，可更换加载点及受压塑性杆件位置，实验结果直观试验简便，适合高校开展相关教学实验及设计拓展。

主权项

一种验证零杆在桁架失稳过程中的作用的教学实验装置，其特征在于，该教学实验装置包括桁架结构、蜗轮蜗杆加载装置、支撑与约束装置和测量设备；所述的桁架结构为矩形，包括五根横向空心方杆(3a、3b、3c、3d、3e)、三根竖向空心方杆(3f、3g、3i)、一根斜向空心方杆(3h)、两根斜向空心塑料圆杆(4a、4b)、斜向薄片杆(5)和七个铰节点(6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g)；所述的铰节点(6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g)包括单瓣铰节点(15a)和铰接片(15b)，二者通过轴承(15c)连接，能够自由转动，实现多杆件共铰；所述的桁架结构的上方由三根横向空心方杆(3a、3b、3c)依次通过铰节点(6b、6c)连接而成；桁架结构的下方由两根横向空心方杆(3d、3e)通过铰节点(6f)连接而成；桁架结构左侧为竖向空心方杆(3f)，竖向空心方杆(3f)与上下两边的横向空心方杆(3a、3d)通过铰节点(6a、6e)相连；桁架结构右侧为竖向空心方杆(3i)，竖向空心方杆(3i)与上下两边的横向空心方杆(3c、3e)通过铰节点(6d、6g)相连；所述的竖向空心方杆(3g)位于桁架结构内部，竖向空心方杆(3g)上下两侧分别与铰节点(6c、6f)相连；所述的斜向空心方杆(3h)两侧与铰节点(6d、6f)相连；所述的斜向塑料圆管(4a)两侧与铰节点(6b、6e)相连；所述的斜向塑料圆管(4b)两侧与铰节点(6b、6f)相连；所述的斜向薄片杆(5)即为零杆，加入零杆时，所述的铰节点(6a)增加一个铰接片(15b’)，斜向薄片杆(5)一端与带有凹槽的铰接片(15b’)相连，另一端由固定在杆件上的夹片(16a、16b)组成；斜向塑料圆管(4a)固定在夹片(16a、16b)形成的凹槽中；所述的蜗轮蜗杆加载装置安装在桁架结构的上方，实现对桁架结构的加载与卸载，并通过力传感器在计算机上显示所加荷载；所述的支承与约束装置包括反力框架和桁架结构的约束支承；所述的反力框架包括内置导轨的反力架(1)和底座(2)；所述的桁架结构的约束支承用于对桁架结构进行约束支承；所述的测量设备包括力传感器(7)和应变片；所述的力传感器(7)用于测得蜗轮蜗杆升降机(10)对桁架结构所施加的荷载值；所述的应变片粘贴在横向空心方杆(3b、3d)，斜空心方杆(3h)和斜向薄片杆(5)两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件轴力大小；所述的测量设备通过数据采集分析系统与计算机连接，通过计算机对各项数据进行实时监测。