專利名稱：結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)工具，特別是涉及一種結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置。
背景技術(shù)：
《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是高等院校土建類專業(yè)學(xué)生的必修課程，旨在使學(xué)生掌握在簡單工況下結(jié)構(gòu)的簡化模型及相應(yīng)內(nèi)力、變形的計(jì)算。由于該課程內(nèi)容抽象，對于力學(xué)基礎(chǔ)尚不很深的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)過程并不容易。如何教好《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課，仍是各高校土建專業(yè)教師們努力探索的一個(gè)課題。中國專利ZL201120337331公開一種積木式平面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能萬能實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，包括有底座、立柱、蓋板、若干個(gè)橫梁、各種支座、試驗(yàn)桿件及其連接件，所述底座上設(shè)有上開口水平滑槽，實(shí)現(xiàn)任意位置安裝第一固定支座和滑動(dòng)支座；所述立柱外側(cè)設(shè)有豎向滑槽，通過L型連接板與橫梁相連，實(shí)現(xiàn)橫梁上下自由升降；所述若干個(gè)橫梁平行安裝在兩根立柱的兩側(cè)，橫梁上設(shè)置若干側(cè)向水平滑槽，實(shí)現(xiàn)任意位置安裝有第二固定支座、滑動(dòng)鉸支座、限位支座和加載裝置底板；所述試驗(yàn)桿件通過連接件可任意組裝，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求安裝在相應(yīng)的支座之間。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)架為哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)研發(fā)的，其主要針對實(shí)驗(yàn)室條件下的實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)，因此采用了龐大的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，并以金屬為材料桿件、結(jié)點(diǎn)材料，使用應(yīng)變儀分析變形，以期對桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬。然而，這樣的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)無法直接應(yīng)用到更具有普遍性的結(jié)構(gòu)力學(xué)的課堂教學(xué)。它們龐大的實(shí)驗(yàn)裝置無法隨意地搬入教學(xué)樓，金屬桿件在較小的荷載下也很難發(fā)生肉眼可辨的變形，為了觀測變形而使用的應(yīng)變儀操作復(fù)雜，更是加劇了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。因此，一套輕便、易于操作、變形直觀的結(jié)構(gòu)力學(xué)教具的研發(fā)勢在必行，本實(shí)用新型也就應(yīng)運(yùn)而生。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中教學(xué)裝置以實(shí)驗(yàn)室條件為背景而設(shè)計(jì)，裝置復(fù)雜、變形不直觀、操作不便，無法直接遷移至課堂使用的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其包括支撐架、多個(gè)載力桿和多個(gè)連接軸，所述載力桿上設(shè)有一排作為載力點(diǎn)來承載負(fù)荷的小孔，載力桿的兩端設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第一套筒，載力桿與載力桿間通過所述連接軸穿設(shè)在所述第一套筒內(nèi)相連；所述支撐架上設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第二套筒，所述載力桿通過所述連接軸與所述支撐架相連；所述連接軸分為兩種，一種連接軸表面光滑，另一種連接軸為外齒輪狀。優(yōu)選的，還包括多個(gè)夾持件，所述夾持件的內(nèi)表面帶有齒條，夾持件夾持在所述連接軸的兩端。優(yōu)選的，所述載力桿為薄板狀，所有載力桿根據(jù)長度不同分成多組。優(yōu)選的，所述載力桿上的小孔間距相等。[0010]如上所述，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，具有以下有益效果:其以課堂為背景的結(jié)構(gòu)力學(xué)教具，該裝置組裝拆卸方便、成本低廉，并能直觀反映不同工況下結(jié)構(gòu)的變形情況。

圖1顯示為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置示意圖。圖2顯示為本實(shí)用新型的載力桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本實(shí)用新型的支撐架結(jié)構(gòu)示意圖。圖4顯示為本實(shí)用新型的連接軸結(jié)構(gòu)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說明1載力桿11小孔12第一套筒
2支撐架21第二套筒22支撐桿23底座3夾持件4連接軸
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請參閱圖1至圖4。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其包括支撐架2、多個(gè)載力桿I和多個(gè)連接軸4，載力桿I上設(shè)有一排作為載力點(diǎn)來承載負(fù)荷的小孔11,見圖2所示，載力桿I的兩端設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第一套筒12，載力桿I與載力桿I間通過連接軸4穿設(shè)在第一套筒12內(nèi)相連；支撐架2上設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第二套筒21(見圖3所示)，載力桿I通過連接軸4與支撐架2相連；連接軸4分為兩種，一種連接軸表面光滑，另一種連接軸為外齒輪狀(見圖4所示)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，采用連接軸將載力桿與支撐架、載力桿與載力桿相互剛接或鉸接，將負(fù)荷加載在載力桿的小孔上完成加載力的承載，以便觀察相應(yīng)的變形情況，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于攜帶，拆裝方便。如圖2所示，上述載力桿2為薄板狀，所有載力桿2根據(jù)長度不同分成多組，其長度可以模組化，本載力桿的長度定義為載力桿兩端第一套筒軸線之間的距離，載力桿I上的小孔11間距相等，小孔11用于懸掛加載用的重物。在生產(chǎn)制造時(shí)，制造多種不同長度的載力桿，可以滿足構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的需要，以便使用。第一套筒12位于載力桿的兩端不同位置處，根據(jù)第一套筒的位置不同，可以分為兩種不同的載力桿，以達(dá)到在同一節(jié)點(diǎn)處連接多根載力桿的目的。為防止左右滑動(dòng)，還包括多個(gè)夾持件3，夾持件3的內(nèi)表面帶有齒條，夾持件3夾持在連接軸4的兩端，起到左右限位的作用。上述載力桿I兩端的第一套筒12內(nèi)的齒數(shù)與外齒輪形連接軸的齒數(shù)相同，二者可以緊密貼合，在剛接不同載力桿I時(shí)，選擇合適的載力桿將外齒輪形連接軸穿過載力桿端部的第一套筒12，并保證載力桿I的兩個(gè)側(cè)面在同一個(gè)平面上，用夾持件3固定，即可實(shí)現(xiàn)剛接，剛接的角度可選數(shù)目由第一套筒內(nèi)的齒數(shù)決定。表面光滑的連接軸正好能與載力桿兩端的第一套筒內(nèi)緣接觸而不發(fā)生晃動(dòng)，采用表面光滑的連接軸按上述方式連接載力桿，即可實(shí)現(xiàn)鉸接。如圖3所示，上述支撐架包括底座23，以及豎直設(shè)在底座23上的支撐桿22，上述第二套筒21固定在支撐桿22上，并且第二套筒21的高度可以調(diào)節(jié)，同樣可以通過連接軸和夾持件實(shí)現(xiàn)與載力桿I之間的鉸接與剛接。綜上所述，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，結(jié)構(gòu)簡單，能直觀反映不同工況下結(jié)構(gòu)的變形情況，并且易于拆裝，攜帶方便，成本低廉。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其特征在于，包括支撐架(2)、多個(gè)載力桿(I)和多個(gè)連接軸(4)，所述載力桿(I)上設(shè)有一排作為載力點(diǎn)來承載負(fù)荷的小孔(11 )，載力桿(I)的兩端設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第一套筒(12)，載力桿(I)與載力桿(I)間通過所述連接軸(4)穿設(shè)在所述第一套筒(12)內(nèi)相連；所述支撐架(2)上設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第二套筒(21)，所述載力桿(I)通過所述連接軸(4)與所述支撐架(2 )相連；所述連接軸(4)分為兩種，一種連接軸表面光滑，另一種連接軸為外齒輪狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其特征在于:還包括多個(gè)夾持件(3)，所述夾持件(3)的內(nèi)表面帶有齒條，夾持件(3)夾持在所述連接軸(4)的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其特征在于:所述載力桿(I)為薄板狀，所有載力桿(I)根據(jù)長度不同分成多組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其特征在于:所述載力桿(I)上的小孔(11)間距相等。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，其包括支撐架、多個(gè)載力桿和多個(gè)連接軸，所述載力桿上設(shè)有一排作為載力點(diǎn)來承載負(fù)荷的小孔，載力桿的兩端設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第一套筒，載力桿與載力桿間通過所述連接軸穿設(shè)在所述第一套筒內(nèi)相連；所述支撐架上設(shè)有帶有內(nèi)齒輪的第二套筒，所述載力桿通過所述連接軸與所述支撐架相連；所述連接軸分為兩種，一種連接軸表面光滑，另一種連接軸為外齒輪狀。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)力學(xué)變形模擬裝置，結(jié)構(gòu)簡單，能直觀反映不同工況下結(jié)構(gòu)的變形情況，并且易于拆裝，攜帶方便，成本低廉。
文檔編號(hào)G09B23/10GK203026012SQ20122069081
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者孫飛飛, 歐陽凱文, 孫孟晨, 李田歌 申請人:同濟(jì)大學(xué)