桁架搭接實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、    桁架搭接實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    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(shí)驗(yàn)是很多院校開設(shè)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，針對大部分桁架實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，結(jié)合如今大學(xué)工科類的教育加強(qiáng)實(shí)踐內(nèi)容，在力學(xué)教學(xué)中尤其十分重視學(xué)生的實(shí)踐能力，本文主要介紹了一種基于研究性實(shí)驗(yàn)開發(fā)的多功能組合式力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)多種靜定、超靜定桁架和剛架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，操作簡單，功能多樣，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)平臺。【關(guān)鍵詞】桁架結(jié)構(gòu)；實(shí)驗(yàn)裝置；力學(xué)實(shí)驗(yàn)0 引言1-5隨著國民經(jīng)濟(jì)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(qiáng)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(jì)人員在設(shè)計(jì)之初對桁架的承載能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置的研究為土木工程專業(yè)、機(jī)械專業(yè)提供可靠的實(shí)驗(yàn)平臺，為設(shè)計(jì)人員提供便利，本實(shí)驗(yàn)裝置可以更加準(zhǔn)確測試桁架的承載能力，進(jìn)而提高桁架的承載能力和設(shè)計(jì)出高強(qiáng)度、簡易型桁架。同時(shí)也可以為學(xué)生提供桁架實(shí)驗(yàn)平臺，可以讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)桁架模型進(jìn)而分析桁架在不同受力情況下的變形情況，進(jìn)

3、而提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，分析能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。國內(nèi)有許多針對桁架受力實(shí)驗(yàn)裝置的研究都是以實(shí)際工程為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)只是在已搭好的裝置上進(jìn)行測試，而且加載位置也是固定的，因此只能稱為驗(yàn)證性試驗(yàn)。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(jì)過程1.1 實(shí)驗(yàn)裝置基本原理桁架結(jié)構(gòu)搭接加載受力實(shí)驗(yàn)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(diǎn)加載，實(shí)現(xiàn)多種不同形式的鋼架或桁架的內(nèi)力測定實(shí)驗(yàn)，彈性模量和泊松比的測定實(shí)驗(yàn)以及壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)。1.

4、2 實(shí)驗(yàn)裝置基本組成結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)，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(jì)1.2.5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)我們設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)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(dòng)，蝸輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)齒條上下移動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞空間交錯(cuò)兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。2 設(shè)計(jì)結(jié)果綜合各個(gè)部位的設(shè)計(jì)計(jì)算可以得出：實(shí)驗(yàn)裝置可加載07kn范圍內(nèi)的力。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)制作出來的桁架實(shí)驗(yàn)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(jì)各種加載方案。采用桁架實(shí)驗(yàn)臺蝸輪蝸桿加載裝置進(jìn)行逐步加載；利用力與變形測試儀測量桿件應(yīng)變，并計(jì)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(shí)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(shí)踐能力，這樣的桁架結(jié)構(gòu)搭接加載受力實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，可以有效解決現(xiàn)有桁架實(shí)驗(yàn)裝置中桁架固定、加載單一等局限問題，實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)多種靜定、超靜定桁架和剛架結(jié)構(gòu)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，操作簡單，功能多樣，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)平臺。這樣的桁架結(jié)構(gòu)搭接加載受力實(shí)驗(yàn)裝置的推廣對工科類大學(xué)生的實(shí)踐能力，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都有極大的積極意義。本實(shí)驗(yàn)裝置參加首都高校第七屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲得二等獎(jiǎng)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1肖久梅，陳章華，等.靜定平面析架設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型的研制j.力學(xué)與實(shí)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(diǎn)性能試驗(yàn)研究j.建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)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(yàn)研究j.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2013，24（2）：20-28.5張興虎，趙建德，等.一種多功能擬靜力實(shí)驗(yàn)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(jī)械設(shè)計(jì)m.北京：高等教育出版社，2009：1-428.責(zé)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