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1、 桁架搭接實驗裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 武世杰焦琳青胡仕琪趙鑫沈韶華施向東【摘 要】桁架結(jié)構(gòu)實驗是很多院校開設(shè)的力學(xué)實驗,針對大部分桁架實驗為驗證性實驗,結(jié)合如今大學(xué)工科類的教育加強實踐內(nèi)容,在力學(xué)教學(xué)中尤其十分重視學(xué)生的實踐能力,本文主要介紹了一種基于研究性實驗開發(fā)的多功能組合式力學(xué)實驗裝置的設(shè)計,該裝置可以通過結(jié)構(gòu)形式的自主組合、支座形式的自主選擇以及多種加載方式實現(xiàn)多種靜定、超靜定桁架和剛架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實驗,操作簡單,功能多樣,為學(xué)生自主設(shè)計綜合性、設(shè)計性實驗提供了一個平臺?!娟P(guān)鍵詞】桁架結(jié)構(gòu);實驗裝置;力學(xué)實驗0 引言1-5隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)
2、展和人們對于建筑審美要求,舞臺搭建速度的不斷提高,及大跨度和超高層建筑越來越多地涌現(xiàn)在城市建設(shè)中,成為現(xiàn)代化大都市的重要象征。人們對于高強度、簡易型桁架的需求也越來凸顯,特別是建筑用鋼-混凝土桁架的應(yīng)用尤為突出,這就需要專業(yè)設(shè)計人員在設(shè)計之初對桁架的承載能力進行實驗研究,探究桁架的承載能力,受力情況分析,以及桁架穩(wěn)定性。通過本實驗裝置的研究為土木工程專業(yè)、機械專業(yè)提供可靠的實驗平臺,為設(shè)計人員提供便利,本實驗裝置可以更加準確測試桁架的承載能力,進而提高桁架的承載能力和設(shè)計出高強度、簡易型桁架。同時也可以為學(xué)生提供桁架實驗平臺,可以讓學(xué)生自主設(shè)計桁架模型進而分析桁架在不同受力情況下的變形情況,進
3、而提高學(xué)生的動手實踐能力,分析能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。國內(nèi)有許多針對桁架受力實驗裝置的研究都是以實際工程為基礎(chǔ),設(shè)計出的實驗裝置,具有一定的局限性,且加載形式較單一。很多院校的桁架結(jié)構(gòu)實驗只是在已搭好的裝置上進行測試,而且加載位置也是固定的,因此只能稱為驗證性試驗。部分儀器也可以自由組合一些桁架,但測試范圍僅限于平面,不僅對測試的范圍有很大的局限性,而且大大增加了誤差。1 設(shè)計過程1.1 實驗裝置基本原理桁架結(jié)構(gòu)搭接加載受力實驗裝置首先通過采用不同桿件搭接桁架模型,然后采用不同加載裝置在結(jié)構(gòu)不同作用點加載,實現(xiàn)多種不同形式的鋼架或桁架的內(nèi)力測定實驗,彈性模量和泊松比的測定實驗以及壓桿穩(wěn)定實驗。1.
4、2 實驗裝置基本組成結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗平臺,組合桿件,銷釘,砝碼,鋼絲繩,應(yīng)變片,力與應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀,計算機,工具箱,組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。即可知梁ab、cd能承受的最大載荷為16.45kn,而向桁架所能加載的最大載荷為2f 32.90kn1.2.2 螺釘連接設(shè)計1.2.5 傳動機構(gòu)設(shè)計我們設(shè)計的傳動機構(gòu)包括蝸輪蝸桿,齒輪與齒條等構(gòu)件,通過蝸輪蝸桿傳動,蝸輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪帶動齒條上下移動。蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的,用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力。2 設(shè)計結(jié)果綜合各個部位的設(shè)計計算可以得出:實驗裝置可加載07kn范圍內(nèi)的力。根據(jù)以上計算結(jié)果設(shè)計制作出來的桁架實驗裝置如圖11所示。桁架結(jié)
5、構(gòu)的靜力測試過程為:由學(xué)生自行設(shè)計各種加載方案。采用桁架實驗臺蝸輪蝸桿加載裝置進行逐步加載;利用力與變形測試儀測量桿件應(yīng)變,并計算軸力。分析內(nèi)力分布規(guī)律,及加載方案對內(nèi)力的影響,并與理論值對比,分析誤差。3 總結(jié)在科技飛速發(fā)展的今天,大學(xué)工科類的教育越來越需要更多的實踐內(nèi)容的融入,在力學(xué)教學(xué)中尤其十分重視學(xué)生的實踐能力,這樣的桁架結(jié)構(gòu)搭接加載受力實驗裝置的推廣順應(yīng)了目前科技發(fā)展的潮流,對工科類大學(xué)生的實踐能力,創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都有極大的積極意義。通過本文設(shè)計的實驗裝置,可以有效解決現(xiàn)有桁架實驗裝置中桁架固定、加載單一等局限問題,實現(xiàn)多種桁架模型搭接,多種加載方式加載載荷,具有一定的創(chuàng)新性和實用性
6、??梢酝ㄟ^結(jié)構(gòu)形式的自主組合、支座形式的自主選擇以及多種加載方式實現(xiàn)多種靜定、超靜定桁架和剛架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實驗,操作簡單,功能多樣,為學(xué)生自主設(shè)計綜合性、設(shè)計性實驗提供了一個平臺。這樣的桁架結(jié)構(gòu)搭接加載受力實驗裝置的推廣對工科類大學(xué)生的實踐能力,創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都有極大的積極意義。本實驗裝置參加首都高校第七屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽獲得二等獎?!緟⒖嘉墨I】1肖久梅,陳章華,等.靜定平面析架設(shè)計性實驗教學(xué)模型的研制j.力學(xué)與實踐,2006,28(4):84-85.2樓瑜杰,童樂為,等.高鐵虹橋站鋼桁架-鋼管混凝土柱節(jié)點性能試驗研究j.建筑鋼結(jié)構(gòu)進展,2010,12(6):19-24.3郭士友.空間三角管桁架
7、受力分析j.科協(xié)論壇,2011(3):68-69.4趙憲忠,王斌,陳以一,秦浩.上海中心大廈伸臂桁架與巨柱和核心筒連接的靜力性能試驗研究j.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2013,24(2):20-28.5張興虎,趙建德,等.一種多功能擬靜力實驗裝置j.結(jié)構(gòu)工程師,2011,27(增):249-254.6哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)(i)m.北京:高等教育出版社,2009:1-369.7吳宗澤,高志.機械設(shè)計m.北京:高等教育出版社,2009:1-428.責任編輯:楊玉潔 科技視界2016年2期科技視界的其它文章enrichment culture of marine anaerobic ammonium oxidation (anammox) bacteriaenrichment culture
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