專利名稱：薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉降產(chǎn)生裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉 降產(chǎn)生裝置，以及應(yīng)用該裝置產(chǎn)生不均勻沉降的方法。
背景技術(shù)：
薄壁圓柱殼廣泛應(yīng)用于土木工程中的各類殼體結(jié)構(gòu)，如儲(chǔ)罐、筒倉(cāng)、塔桅、煙囪以 及管道等。建造在軟土地基上的大型圓柱殼容易產(chǎn)生各種變形，其中殼周不均勻沉降對(duì)殼 體穩(wěn)定最為不利。非均勻應(yīng)力狀態(tài)下薄壁圓柱殼的屈曲是當(dāng)前國(guó)際上殼體結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究 熱點(diǎn)，但是大多針對(duì)非均勻荷載條件，對(duì)非均勻支承問題的研究較少。目前，對(duì)于不均勻沉 降下薄壁圓柱殼的研究主要還是集中在理論分析和數(shù)值模擬。但是，數(shù)值方法很難準(zhǔn)確考 慮對(duì)薄壁圓柱殼屈曲有著重要影響的一些因素，如初始缺陷、殘余應(yīng)力、儲(chǔ)存介質(zhì)的剛度以 及材料的應(yīng)變硬化等。這些復(fù)雜因素的影響只能通過試驗(yàn)研究或者試驗(yàn)和理論相結(jié)合的方 法進(jìn)行考察，但是，目前尚未有進(jìn)行薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的不均勻沉降產(chǎn)生裝置的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻 沉降產(chǎn)生裝置及方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均 勻沉降產(chǎn)生裝置，它包括圓形底板、剛性平臺(tái)和若干個(gè)(比如32個(gè))沉降傳遞裝置，沉降傳 遞裝置沿圓周均勻固定在圓形底板和剛性平臺(tái)之間；其中，所述沉降傳遞裝置包括長(zhǎng)方體 鋼條塊、上螺桿、正反螺紋可調(diào)套筒、下螺桿、磁性表座和百分表。長(zhǎng)方體鋼條塊點(diǎn)焊在圓形 底板的下表面，上螺桿和下螺桿分別旋入正反螺紋可調(diào)套筒的兩端，上螺桿的另一端通過 螺母固定在長(zhǎng)方體鋼條塊上，下螺桿的另一端通過螺栓固定在剛性平臺(tái)上，磁性表座固定 在剛性平臺(tái)上，磁性表座通過支撐架支撐百分表。上述裝置產(chǎn)生不均勻沉降的方法，它包括以下步驟
(1)將試驗(yàn)的薄壁圓柱殼模型通過玻璃膠粘在圓形底板上；
(2)調(diào)節(jié)支撐架，使得所有百分表對(duì)準(zhǔn)薄壁圓柱殼模型的圓周底部；
(3)調(diào)節(jié)正反螺紋可調(diào)套筒，產(chǎn)生沉降位移，該位移可以通過長(zhǎng)方體鋼條塊傳遞給圓形 底板，最后傳遞給薄壁圓柱殼模型；
(4)百分表測(cè)出薄壁圓柱殼模型周邊沉降位移的大小。本發(fā)明具有的有益效果是通過本薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉降產(chǎn)生裝 置，調(diào)節(jié)正反螺紋套筒可以靈活模擬各種諧波沉降和局部沉降，可以將實(shí)際不均勻沉降傳 遞給薄壁圓柱殼模型，從而得到真實(shí)的殼體變形，可以直觀了解薄壁圓柱殼在不均勻沉降 下的失穩(wěn)模態(tài)與破壞機(jī)理，為立式鋼儲(chǔ)罐、平底鋼筒倉(cāng)等結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并 為相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的制定提供參考。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，而且可以假定制作的薄壁圓柱 殼沒有初始應(yīng)力，只有很小的幾何初始缺陷，適用于薄壁圓柱殼的試驗(yàn)研究。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖2是圖1的局部詳圖3是圖1的平面圖中1、圓形底板，2、薄壁圓柱殼模型，3、長(zhǎng)方體鋼條塊，4、螺母，5、上螺桿，6、正反螺 紋可調(diào)套筒，7、下螺桿，8、螺栓，9、剛性平臺(tái)，10、磁性表座，11、百分表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉降產(chǎn)生裝置包括圓形底 板1、剛性平臺(tái)9和若干個(gè)沉降傳遞裝置，沉降傳遞裝置沿圓周均勻固定在圓形底板1和剛 性平臺(tái)9之間。沉降傳遞裝置包括長(zhǎng)方體鋼條塊3、上螺桿5、正反螺紋可調(diào)套筒6、下螺桿 7、磁性表座10、百分表11。長(zhǎng)方體鋼條塊3點(diǎn)焊在圓形底板1的下表面，上螺桿5和下螺 桿7的一端分別旋入正反螺紋可調(diào)套筒6，上螺桿5的另一端通過螺母固定在長(zhǎng)方體鋼條 塊3上，下螺桿7的另一端通過螺栓8固定在剛性平臺(tái)9上，磁性表座10固定在剛性平臺(tái) 9上，磁性表座10通過支撐架支撐百分表11。應(yīng)用上述裝置產(chǎn)生不均勻沉降的方法，包括以下步驟 1、薄壁圓柱殼模型2通過玻璃膠粘在圓形底板1上。2、調(diào)節(jié)支撐架，使得所有百分表11對(duì)準(zhǔn)薄壁圓柱殼模型2的圓周底部。3、調(diào)節(jié)正反螺紋可調(diào)套筒6，產(chǎn)生沉降位移，該位移可以通過長(zhǎng)方體鋼條塊3傳遞 給圓形底板1，最后傳遞給薄壁圓柱殼模型2。4、百分表11測(cè)出薄壁圓柱殼模型2周邊沉降位移的大小。圓形底板采用厚度較薄(如2mm)但強(qiáng)度高、延性好的鋼板，保證圓形底板容易變形 而且不易破損；剛性平臺(tái)需具有足夠剛度(可采用25mm厚的鋼板)。由于剛性平臺(tái)9剛度非常大，幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何變形，確保了不均勻沉降傳遞的 可行性，也保證了百分表11測(cè)得位移的準(zhǔn)確性，因此百分表11所得到的位移數(shù)據(jù)就是薄壁 圓柱殼模型周邊沉降位移的大小。
權(quán)利要求
1.一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉降產(chǎn)生裝置，其特征在于，它包括圓形底 板(1)、剛性平臺(tái)(9)和若干個(gè)沉降傳遞裝置等；沉降傳遞裝置沿圓周均勻固定在圓形底板 (1)和剛性平臺(tái)(9)之間；其中，所述沉降傳遞裝置包括長(zhǎng)方體鋼條塊(3)、上螺桿(5)、正反 螺紋可調(diào)套筒(6)、下螺桿(7)、磁性表座(10)和百分表(11)等；長(zhǎng)方體鋼條塊(3)點(diǎn)焊在 圓形底板(1)的下表面，上螺桿(5)和下螺桿(7)分別旋入正反螺紋可調(diào)套筒(6)的兩端，上 螺桿(5)的另一端通過螺母固定在長(zhǎng)方體鋼條塊(3)上，下螺桿(7)的另一端通過螺栓(8) 固定在剛性平臺(tái)(9)上，磁性表座(10)固定在剛性平臺(tái)(9)上，磁性表座(10)通過支撐架 支撐百分表(11)。
2.一種應(yīng)用上述裝置產(chǎn)生不均勻沉降的方法，其特征在于，它包括以下步驟(1 )、將試驗(yàn)的薄壁圓柱殼模型(2 )通過玻璃膠粘在圓形底板(1)上；(2)、調(diào)節(jié)支撐架，使得所有百分表(11)對(duì)準(zhǔn)薄壁圓柱殼模型(2)的圓周底部；(3)、調(diào)節(jié)正反螺紋可調(diào)套筒(6)，產(chǎn)生沉降位移，該位移可以通過長(zhǎng)方體鋼條塊(3)傳 遞給圓形底板(1)，最后傳遞給薄壁圓柱殼模型(2)；(4)、百分表(11)測(cè)出薄壁圓柱殼模型(2)周邊沉降位移的大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉降產(chǎn)生裝置，通過本薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的不均勻沉降產(chǎn)生裝置，調(diào)節(jié)正反螺紋套筒可以靈活模擬各種諧波沉降和局部沉降，可以將實(shí)際不均勻沉降傳遞給薄壁圓柱殼模型，從而得到真實(shí)的殼體變形，可以直觀了解薄壁圓柱殼在不均勻沉降下的失穩(wěn)模態(tài)與破壞機(jī)理，為立式鋼儲(chǔ)罐、平底鋼筒倉(cāng)等結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并為相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的制定提供參考。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，而且可以假定制作的薄壁圓柱殼沒有初始應(yīng)力，只有很小的幾何初始缺陷，適用于薄壁圓柱殼的試驗(yàn)研究。
文檔編號(hào)G01B5/30GK102121815SQ20101059869
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者楊勇, 趙陽(yáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)