專利名稱：工字型梁整體失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，特別涉及用于模擬工字型梁整體失穩(wěn)過程與現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。
背景技術(shù)：
開口薄壁構(gòu)件在荷載作用下，對(duì)于平面內(nèi)剛度遠(yuǎn)大于平面外的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度的薄壁構(gòu)件，彎扭失穩(wěn)是主要的破壞模式。主平面內(nèi)受彎的薄壁構(gòu)件，繞弱軸的剛度通常遠(yuǎn)小于繞強(qiáng)軸的剛度，如果沒有足夠的側(cè)向支撐阻止構(gòu)件的側(cè)向變形，構(gòu)件可能會(huì)發(fā)生平面外失穩(wěn)——彎扭失穩(wěn)。作為教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，主要的目的在于讓學(xué)生對(duì)工字型梁平面外失穩(wěn)模式有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)工字型梁整體穩(wěn)定性的理解。如果采用工字型鋼梁進(jìn)行教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，需·要實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、請(qǐng)廠家制作鋼梁，而且每次實(shí)驗(yàn)都需要新制作鋼梁，成本太高。而且，具體的失穩(wěn)荷載對(duì)于教學(xué)實(shí)驗(yàn)沒有太大的意義。另外，實(shí)際工字型鋼梁平面外失穩(wěn)過程比較短促，不便于教學(xué)演示和觀察。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種工字型梁整體失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。提供一種工字型梁整體失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，包括用于模擬實(shí)驗(yàn)的工字型梁；其特征在于，該裝置有一個(gè)豎向放置的矩形板狀底座，底座的上邊緣固定兩個(gè)支座，所述工字型梁安放于支座上；底座上設(shè)有一個(gè)Z形的搖桿,搖桿的轉(zhuǎn)軸穿過底座并突出于底座另一側(cè)的表面；所述裝置還包括一個(gè)由兩個(gè)動(dòng)滑輪和四個(gè)定滑輪組成的滑輪組，各滑輪均位于底座的同一側(cè)面，且位于搖桿的背面；其中，用于改變拉索方向的定滑輪分別位于底座左右兩邊，每邊各兩個(gè)，兩個(gè)動(dòng)滑輪位于底座中間；所述工字型梁的兩端分別通過拉索連接至兩個(gè)動(dòng)滑輪，而用于連接和拉動(dòng)動(dòng)滑輪的拉索則固定于搖桿的轉(zhuǎn)軸上。作為一種改進(jìn)，所述兩個(gè)動(dòng)滑輪中，第一動(dòng)滑輪設(shè)有一個(gè)掛鉤，第二動(dòng)滑輪對(duì)向設(shè)有兩個(gè)掛鉤；接于工字型梁端部的拉索在繞過同側(cè)的定滑輪后，分別固定于一個(gè)動(dòng)滑輪的掛鉤上；接于搖桿轉(zhuǎn)軸的拉索在繞過第二動(dòng)滑輪和第一動(dòng)滑輪后，固定于第二動(dòng)滑輪的另一個(gè)掛鉤上。作為一種改進(jìn)，所述兩個(gè)動(dòng)滑輪的圓心與距離最近的兩個(gè)定滑輪的下邊緣位于同一水平線上。作為一種改進(jìn)，所述底座左右兩邊的定滑輪的轉(zhuǎn)軸位置以底座豎向中軸線為中心實(shí)現(xiàn)對(duì)稱。作為一種改進(jìn)，所述各滑輪的尺寸相同，滑輪組與搖桿組成的加載系統(tǒng)的位移輸出比為60:1。[0011]作為一種改進(jìn)，底座上設(shè)有臨時(shí)固定動(dòng)滑輪的銷釘通孔，其位置與兩個(gè)定滑輪的下邊緣位于同一水平線上。作為一種改進(jìn)，所述工字型梁在支座對(duì)應(yīng)位置、梁端部及兩者中間位置處設(shè)有加勁肋。作為一種改進(jìn)，所述工字型梁支座上均設(shè)置兩個(gè)鐵釘，用于確保工字型梁支座處截面不發(fā)生繞梁縱軸的扭轉(zhuǎn)和垂直于底座板面的位移。本實(shí)用新型中，工字型梁由ABS材料制成，底座由木材制成,拉索由棉線制成。本實(shí)用新型的有益效果是工字型梁采用ABS材料制造而成，成本低、質(zhì)量輕、制作安裝方便，且可重復(fù)使用。加載裝置位移輸出比大，可以實(shí)現(xiàn)位移的微量加載，以減緩工字型梁平面外失穩(wěn)的過程，便于教學(xué)演示和觀察。

圖I是工字型梁的主視圖及尺寸示意；圖2是工字型梁的左視圖及尺寸示意；圖3是工字型梁的俯視圖及尺寸示意；圖4是加勁肋尺寸示意圖；圖5是底座的主視圖及尺寸不意；圖6是底座的左視圖及尺寸示意；圖7是底座的俯視圖及尺寸不意；圖8是支座的主視圖及尺寸示意；圖9是支座的左視圖及尺寸示意；圖10是支座的俯視圖及尺寸示意；圖11是模擬裝置正面圖；圖12是模擬裝置背面圖；圖13是模擬裝置右側(cè)視圖；圖14是支座處詳圖；圖15是搖桿的主視圖及尺寸示意；圖16是搖桿的左視圖及尺寸示意；圖17是搖桿的俯視圖及尺寸示意；圖18是滑輪的主視圖及尺寸示意；圖19是滑輪的左視圖及尺寸示意；圖20是滑輪的俯視圖及尺寸示意。圖中，各長(zhǎng)度尺寸的單位為毫米；各附圖標(biāo)記為I工字型梁；2底座；3支座；4搖桿；5、6、7、8定滑輪；9第一動(dòng)滑輪、10第二動(dòng)滑輪；11、12、13拉索；14加勁肋；15支座夾支配件(鐵釘)；16、17支座夾支配件(鐵釘)的位置；18銷釘；19螺帽。
具體實(shí)施方式
參考附圖，下面對(duì)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)用新型中的工字型梁整體失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，包括用于模擬實(shí)驗(yàn)的工字型梁I ;該裝置有一個(gè)豎向放置的矩形板狀底座2，底座2的上邊緣固定設(shè)置兩個(gè)支座3，支座3通過鐵釘固定于底座2上，工字型梁I安放于支座3上。工字型梁I在與支座3對(duì)應(yīng)的位置、梁端部及兩者中間位置處設(shè)有加勁肋14。底座2上設(shè)有一個(gè)Z形的搖桿4，搖桿4的轉(zhuǎn)軸穿過底座2并突出于底座表面；裝置還包括一個(gè)由兩個(gè)動(dòng)滑輪(第一動(dòng)滑輪9、第二動(dòng)滑輪10)和四個(gè)定滑輪5、6、7、8組成的滑輪組，各滑輪均位于底座的同一側(cè)面、搖桿4的背面；其中，四個(gè)定滑輪5、6、7、8分列于底座2的兩邊用于調(diào)整拉索的作用方向，兩個(gè)動(dòng)滑輪位于中間；定滑輪5、6的轉(zhuǎn)軸位于同一水平線上，定滑輪7、8的轉(zhuǎn)軸位于同一水平線上。所述工字型梁I的兩端分別通過拉索11、12連接至第一動(dòng)滑輪9和第二動(dòng)滑輪 10，而用于圍繞和拉動(dòng)動(dòng)滑輪的拉索13則固定于搖桿的轉(zhuǎn)軸4上。兩個(gè)動(dòng)滑輪中，第一動(dòng)滑輪9設(shè)有一個(gè)掛鉤，第二動(dòng)滑輪10對(duì)向設(shè)有兩個(gè)掛鉤；接于工字型梁I端部的拉索11、12在繞過同側(cè)的定滑輪5、7和定滑輪6、8后，分別固定于第一動(dòng)滑輪9和第二動(dòng)滑輪10的掛鉤上；接于搖桿4轉(zhuǎn)軸的拉索13在繞過第二動(dòng)滑輪10和第一動(dòng)滑輪9后，固定于第二動(dòng)滑輪10的另一個(gè)掛鉤上。各滑輪的尺寸相同，滑輪組與搖桿組成的加載系統(tǒng)的位移輸出比為 60:1。底座2上設(shè)有臨時(shí)固定第一動(dòng)滑輪9和第二動(dòng)滑輪10的銷釘通孔，其位置與兩個(gè)定滑輪7、8的下邊緣位于同一水平線上。在實(shí)際試驗(yàn)過程中，兩個(gè)動(dòng)滑輪的圓心與兩個(gè)定滑輪7、8的下邊緣位于同一水平線上。工字型梁由ABS材料制成，底座由木材制成，拉索由棉線制成。本實(shí)用新型的加工過程I、工字型梁I的加工。工字型梁I采用ABS材料制造而成。首先，按圖中所示尺寸裁剪ABS板材。然后，用膠水粘結(jié)定型，提供反力和施加荷載的地方要設(shè)置加勁肋；最后，養(yǎng)護(hù)成型。2、底座2的加工。底座2的材料為木材。按照所示尺寸將木板加工成型，在相應(yīng)位置打孔。3、支座3的加工。支座3的材料為木材。按照所示尺寸加工兩個(gè)支座3，在相應(yīng)位置做好標(biāo)記，便于鐵釘15的定位。4、固定各滑輪、搖桿4、支座3和工字型梁I。首先，使用銷釘18、螺帽19按照?qǐng)D中所示相對(duì)位置關(guān)系固定滑輪、搖桿4(定滑輪和搖桿4上的螺帽不用擰死以保證滑輪和搖桿能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)滑輪只插銷釘18)。然后，在支座上支座夾支配件(鐵釘)的位置17處釘入一根長(zhǎng)度大于等于80毫米的鐵釘，垂直釘入支座的深度為30毫米。其次，將支座按照規(guī)定尺寸在底座上定位，并在支座夾支配件(鐵釘)的位置16處釘入第二根鐵釘，鐵釘垂直貫穿支座，插入底座15毫米。最后，將工字型梁安放到支座3上，并左右挪動(dòng)調(diào)整位置。5、安裝拉索。將拉索11、12、13按照?qǐng)D中所示的軌道纏繞在各滑輪上，拉索11、12與工字型梁I連接處要系牢。按照附圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)搖桿4到拉索11、12、13繃緊時(shí)，拔掉動(dòng)滑輪上的銷釘18。[0052]6、模擬實(shí)驗(yàn)。前5步已經(jīng)完成了整個(gè)試驗(yàn)裝置的組裝，這一步可以緩慢的沿著標(biāo)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)搖 桿4，直到工字型梁I失穩(wěn)為止。試驗(yàn)結(jié)束以后，將搖桿4恢復(fù)到初始位置，然后將動(dòng)滑輪的銷釘18插上。
權(quán)利要求1.一種工字型梁整體失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，包括用于模擬實(shí)驗(yàn)的工字型梁；其特征在于，該裝置有一個(gè)豎向放置的矩形板狀底座，底座的上邊緣固定兩個(gè)支座，所述工字型梁安放于支座上；底座上設(shè)有一個(gè)Z形的搖桿,搖桿的轉(zhuǎn)軸穿過底座并突出于底座另一側(cè)的表面； 所述裝置還包括一個(gè)由兩個(gè)動(dòng)滑輪和四個(gè)定滑輪組成的滑輪組，各滑輪均位于底座的同一側(cè)面，且位于搖桿的背面；其中，用于改變拉索方向的定滑輪分別位于底座左右兩邊，每邊各兩個(gè)，兩個(gè)動(dòng)滑輪位于底座中間；所述工字型梁的兩端分別通過拉索連接至兩個(gè)動(dòng)滑輪，而用于連接和拉動(dòng)動(dòng)滑輪的拉索則固定于搖桿的轉(zhuǎn)軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)動(dòng)滑輪中，第一動(dòng)滑輪設(shè)有一個(gè)掛鉤，第二動(dòng)滑輪對(duì)向設(shè)有兩個(gè)掛鉤；接于工字型梁端部的拉索在繞過同側(cè)的定滑輪后，分別固定于一個(gè)動(dòng)滑輪的掛鉤上；接于搖桿轉(zhuǎn)軸的拉索在繞過第二動(dòng)滑輪和第一動(dòng)滑輪后，固定于第二動(dòng)滑輪的另一個(gè)掛鉤上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)動(dòng)滑輪的圓心與距離最近的兩個(gè)定滑輪的下邊緣位于同一水平線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述底座左右兩邊的定滑輪的轉(zhuǎn)軸位置以底座豎向中軸線為中心實(shí)現(xiàn)對(duì)稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一項(xiàng)中所述的裝置，其特征在于，所述各滑輪的尺寸相同，滑輪組與搖桿組成的加載系統(tǒng)的位移輸出比為60:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一項(xiàng)中所述的裝置，其特征在于，底座上設(shè)有臨時(shí)固定動(dòng)滑輪的銷釘通孔，其位置與兩個(gè)定滑輪的下邊緣位于同一水平線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一項(xiàng)中所述的裝置，其特征在于，所述工字型梁在支座對(duì)應(yīng)位置、梁端部及兩者中間位置處設(shè)有加勁肋。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一項(xiàng)中所述的裝置，其特征在于，所述工字型梁支座上均設(shè)置兩個(gè)鐵釘，用于確保工字型梁支座處截面不發(fā)生繞梁縱軸的扭轉(zhuǎn)和垂直于底座板面的位移。
專利摘要本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，旨在提供一種工字型梁整體失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。該裝置有一個(gè)豎向放置的矩形板狀底座，底座的上邊緣固定兩個(gè)支座，所述工字型梁安放于支座上；底座上設(shè)有一個(gè)Z形的搖桿，和一個(gè)由兩個(gè)動(dòng)滑輪和四個(gè)定滑輪組成的滑輪組，各滑輪均位于底座的同一側(cè)面,且位于搖桿的背面；定滑輪分別位于底座左右兩邊，每邊各兩個(gè)，兩個(gè)動(dòng)滑輪位于底座中間；工字型梁的兩端分別通過拉索連接至兩個(gè)動(dòng)滑輪，而用于連接和拉動(dòng)動(dòng)滑輪的拉索則固定于搖桿的轉(zhuǎn)軸上。本實(shí)用新型的成本低、質(zhì)量輕、制作安裝方便，且可重復(fù)使用。加載裝置位移輸出比大，可以實(shí)現(xiàn)位移的微量加載，以減緩工字型梁平面外失穩(wěn)的過程，便于教學(xué)演示和觀察。
文檔編號(hào)G09B25/00GK202677697SQ201220341009
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月15日
發(fā)明者金小群, 繆光耀, 張行強(qiáng), 姚諫 申請(qǐng)人:浙江樹人大學(xué), 浙江大學(xué)