本實(shí)用新型屬于竹木材料壓桿軸向壓力載荷測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種用于竹木結(jié)構(gòu)模型壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)儀，運(yùn)用材料力學(xué)方法測(cè)量壓桿臨界壓力試驗(yàn)。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有技術(shù)中的細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界壓力的測(cè)量方法是材料力學(xué)方法，即沿細(xì)長(zhǎng)桿軸線緩慢地施加壓力，受壓試件的平衡失去穩(wěn)定時(shí)的壓力就是臨界壓力。

在大學(xué)生結(jié)構(gòu)模型大賽中，需要用竹木材料進(jìn)行比賽，但竹木材料由于材料的不均勻性，在軟件模擬承載能力時(shí)，與現(xiàn)實(shí)情況有很大差距，且在現(xiàn)有試驗(yàn)室中，由于試驗(yàn)儀的量程較大，而竹木材料在變形和承載力方面都相對(duì)較小，因此缺少一種試驗(yàn)儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)竹木材料模型進(jìn)行加載試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種用于竹木結(jié)構(gòu)模型壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的竹木材料模型壓桿試驗(yàn)的穩(wěn)定性，同時(shí)，能夠放大和量化試件的微小變形，方便觀察，克服現(xiàn)有加載裝置量程大的缺陷。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于竹木結(jié)構(gòu)模型壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)儀，包括：試驗(yàn)機(jī)機(jī)座、千分表、第一立柱、第二立柱、支架、杠桿和水箱，所述第一立柱、第二立柱和支架互相平行設(shè)置在試驗(yàn)機(jī)機(jī)座上，第一立柱位于第二立柱與支架之間；所述杠桿鉸接在第一立柱上部，且第二立柱對(duì)杠桿起輔助支撐作用，杠桿的一端穿過支架，杠桿與支架的高度差空間為試樣放置空間；穿過支架的杠桿端上設(shè)有配重砝碼，杠桿的另一端設(shè)有電子測(cè)力計(jì)，所述水箱掛設(shè)在電子測(cè)力計(jì)上；所述水箱上設(shè)有注水口，用于外加注水；所述千分表固定在支架上且位于水平狀態(tài)的杠桿上方，用于測(cè)量試件彎曲變形量；

優(yōu)選的，所述第二立柱頂部設(shè)有兩根橫桿結(jié)構(gòu)，所述杠桿設(shè)置在兩根橫桿之間，上部的橫桿鉸接在第二立柱上，且上部的橫桿能自由打開，在試驗(yàn)時(shí)，打開第二立柱上部的橫桿；

優(yōu)選的，所述第一立柱與第二立柱高度小于支架的高度，所述支架呈n型框架結(jié)構(gòu)；

優(yōu)選的，所述杠桿上還設(shè)有水準(zhǔn)氣泡或水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)，方便準(zhǔn)確的對(duì)杠桿進(jìn)行調(diào)平處理；

優(yōu)選的，所述第一立柱、第二立柱為能伸縮調(diào)節(jié)固定的H型桿結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)不同長(zhǎng)度的試樣；

優(yōu)選的，所述第一立柱與第二立柱之間還設(shè)有水平結(jié)構(gòu)的橫梁，用于加強(qiáng)兩根立柱的相對(duì)穩(wěn)定性；

優(yōu)選的，所述千分表為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在支架的n型豎直框架上，兩塊千分表能對(duì)夾試件；

優(yōu)選的，在支架的n型的水平桁架梁上固設(shè)有約束裝置，在杠桿上對(duì)應(yīng)支架水平桁架梁的位置處也固設(shè)有約束裝置，所述約束裝置用于約束試件的橫向運(yùn)動(dòng)，防止試驗(yàn)過程中試件在壓力作用下彈出造成危險(xiǎn)；

優(yōu)選的，所述約束裝置呈開口方形腔體結(jié)構(gòu)，試件能嵌入在開口方形腔體內(nèi)，在腔體側(cè)面上設(shè)置有螺栓，調(diào)節(jié)螺栓使其與試件頂緊固定，操作方便、安全；

優(yōu)選的，所述第一立柱和第二立柱的H型桿結(jié)構(gòu)上各自設(shè)有粗調(diào)機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu)，先通過粗調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)整第一立柱、第二立柱與杠桿的支撐情況，結(jié)合水準(zhǔn)氣泡或水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)采用微調(diào)機(jī)構(gòu)對(duì)杠桿進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)平；

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的試驗(yàn)儀具有以下優(yōu)勢(shì)：

本實(shí)用新型所述的試驗(yàn)儀操作簡(jiǎn)便、安全，試驗(yàn)成本較低，便于加工組裝及維護(hù)，能夠方便地完成試驗(yàn)任務(wù)；巧妙地放大了試件的微小形變,并將其量化，便于觀察；克服了現(xiàn)有加載裝置量程大的不足，為竹木結(jié)構(gòu)模型提供了可靠的數(shù)據(jù)來源及理論依據(jù)。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)左視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的約束裝置示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的試驗(yàn)儀工作時(shí)試樣的載荷分配示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

1、千分表；2、試驗(yàn)柱；20、約束裝置；21、螺栓；3、支架；4、杠桿；5、配重砝碼；6、水準(zhǔn)氣泡；7、第一立柱；8、第二立柱；9、電子測(cè)力計(jì)；10、注水口；11、水箱；12、橫梁；13、試驗(yàn)機(jī)機(jī)座；F₁、水重力；F₂、上壓力；a、第二力臂；b、第一力臂。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

結(jié)合圖1-5所示，一種用于竹木結(jié)構(gòu)模型壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)儀，包括：試驗(yàn)機(jī)機(jī)座13、千分表1、第一立柱7、第二立柱8、支架3、杠桿4和水箱11，所述第一立柱7、第二立柱8和支架3互相平行設(shè)置在機(jī)座13上，第一立柱7位于第二立柱8與支架3之間；第一立柱7與第二立柱8高度小于支架3的高度，所述支架3呈n型框架結(jié)構(gòu)，所述杠桿4鉸接在第一立柱7上部，且第二立柱8對(duì)杠桿4起支撐作用；所述第二立柱8頂部設(shè)有兩根橫桿結(jié)構(gòu)，所述杠桿4設(shè)置在兩根橫桿之間，第二立柱8上部的橫桿與第二立柱8鉸接且能自由打開，在試驗(yàn)時(shí)，打開第二立柱8上部的橫桿；杠桿4的一端穿過支架3，且穿過支架3的杠桿4端上設(shè)有配重砝碼5，杠桿4的另一端設(shè)有電子測(cè)力計(jì)9，所述水箱11掛設(shè)在電子測(cè)力計(jì)9上；所述水箱11上設(shè)有注水口10，用于外加注水；所述千分表1為兩塊對(duì)稱設(shè)置在支架3的n型豎直框架上，且千分表1設(shè)置在水平狀態(tài)的杠桿4上方，兩塊千分表1能對(duì)夾試驗(yàn)柱2并測(cè)量試樣的彎曲變形量；其中，在支架3的n型水平桁架梁上固設(shè)有約束裝置20，如圖5所示，在杠桿4上對(duì)應(yīng)支架3水平桁架梁的位置處也固設(shè)有約束裝置20，所述約束裝置20用于約束試驗(yàn)柱2的橫向運(yùn)動(dòng)，防止試驗(yàn)過程中試驗(yàn)柱2在壓力作用下彈出造成危險(xiǎn)；所述約束裝置20呈開口方形腔體結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)柱2能嵌入在開口方形腔體內(nèi)，在腔體側(cè)面上設(shè)置有螺栓21，調(diào)節(jié)螺栓21使其與試驗(yàn)柱2頂緊固定，操作方便、安全；其中，所述杠桿4上還設(shè)有水準(zhǔn)氣泡6或水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)，方便準(zhǔn)確的對(duì)杠桿4進(jìn)行調(diào)平處理；其中，所述第一立柱7、第二立柱8為能伸縮調(diào)節(jié)固定的H型桿結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)不同長(zhǎng)度的試樣；其中，所述第一立柱7與第二立柱8之間還設(shè)有水平結(jié)構(gòu)的橫梁12，用于加強(qiáng)兩根立柱的相對(duì)穩(wěn)定性；所述第一立柱7和第二立柱8的伸縮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)各自分別設(shè)有粗調(diào)機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu)，先通過粗調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)整第一立柱7、第二立柱8與杠桿4的支撐情況，結(jié)合水準(zhǔn)氣泡或水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)采用微調(diào)機(jī)構(gòu)對(duì)杠桿4進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)平；

本實(shí)用新型所述的用于竹木結(jié)構(gòu)模型壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)儀的加載方法:

步驟1、第二立柱8上部固定端與杠桿4相固定；

步驟2、將試驗(yàn)柱2上端固定于支架3上部的約束裝置20處；

步驟3、試驗(yàn)柱2下端固定于杠桿4左端約束裝置20處；

步驟4、將試驗(yàn)柱2與千分表1相連；

步驟5、將杠桿4與第二立柱8的上部橫桿解開，調(diào)節(jié)第二立柱8，使其與杠桿4保持適宜距離；

步驟6、調(diào)節(jié)配重砝碼5，直至水準(zhǔn)氣泡6居中，此時(shí)杠桿4處于水平；

步驟7、將電子測(cè)力計(jì)9歸零，往注水口10緩慢均勻地注水，直至試驗(yàn)柱2斷裂，記下此時(shí)電子測(cè)力計(jì)9的讀數(shù)和千分表1讀數(shù)ω；

步驟8、如圖6所示，由杠桿原理，如圖中所示的力的方向，向上的上壓力F₂、向下的水重力F₁以及第一力臂b和第二力臂a；建立公式

步驟9、根據(jù)材料力學(xué)內(nèi)容，可得出試驗(yàn)柱2破壞時(shí)的彎矩M，M＝F₂ω。

本實(shí)用新型所述的試驗(yàn)儀操作簡(jiǎn)便、安全，試驗(yàn)成本較低，便于加工組裝及維護(hù)，能夠方便地完成試驗(yàn)任務(wù)；巧妙地放大了試件的微小形變，并將其量化，便于觀察；克服了現(xiàn)有加載裝置量程大的不足，為竹木結(jié)構(gòu)模型提供了可靠的數(shù)據(jù)來源及理論依據(jù)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。