本發明專利技術涉及剪力測量裝置，具體的說是涉及一種能測量動力過程中固端支座或鉸接支座處單向支座剪力的測量裝置，以及利用該裝置進行單向支座剪力測量的方法。將所述單向支座剪力測量裝置安裝在待測模型和原支座之間，待測模型固定于頂板上，底板固定于原支座上，頂板可以沿滑軌在水平方向滑動，相當于去掉模型在水平單個方向的約束，將原支座變為滑移支座，將測支座剪力轉化成測金屬棒的軸力。本發明專利技術可以省去現有測量方法中標定求得應力應變曲線的繁瑣過程，只需將該裝置安裝在模型和基礎之間，就可以測出支座處的單向水平剪力。使用方便，且成本低廉，市場競爭力強。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及剪力測量裝置，具體的說是涉及一種能測量動力過程中固端支座或鉸接支座處單向支座剪力的測量裝置，以及利用該裝置進行單向支座剪力測量的方法。
技術介紹
近年來，實時耦聯動力試驗方法得到了快速發展。實時耦聯動力試驗方法是一種 新型結構動力試驗方法，測量支座處水平剪力是這種實驗方法常用的一項技術要求。目前， 公知的測量支座剪力的方法是應變測量法。該方法僅適用于支座處局部應變便于測得的彈 性桿件結構，測量器材包括頂部荷載施加裝置、金屬應變片、導線、數據采集終端。金屬應 變片貼在支座處桿件的兩側，用導線連接到數據采集終端。當結構在動力荷載作用下發生 變形，金屬應變片測出支座處的局部應力，傳給數據采集終端。采集若干組數據，擬合得出 應力應變曲線。在實際的試驗中測出應變，在該曲線上反求出應力，繼而算出支座剪力。
技術實現思路
為了克服現有的應變測量方法適用條件有限、標定過程太過繁瑣、工作量大的不 足，本專利技術專利提供一種單向支座剪力測量裝置。本專利技術采用的第一種技術方案為兩根平行的線性滑軌固定在底板上，滑塊固定 在頂板的背面，且滑塊與線性滑軌配合，使頂板沿線性滑軌做水平運動，以去掉水平方向的 單向約束；承力鋼板豎直固定在底板上，且線性滑軌與承力鋼板垂直；金屬棒水平安裝，金 屬棒的兩端分別與頂板側面、承力鋼板連接，頂板沿線性滑軌水平運動，通過測量金屬棒的 應變，計算出金屬棒的軸力求得支座剪力；加速度計置于與安裝金屬棒的頂板側面相對的 側面；金屬棒的中部貼有應變片，應變信號通過導線傳入數據采集系統。使用第一種技術方案所述的單向支座剪力測量裝置進行單向支座剪力測量的方 法，包括以下步驟(1)將所述單向支座剪力測量裝置安裝在待測模型和原支座之間，待測模型固定 于頂板上，底板固定于原支座上；(2)通過應變片測出金屬棒的形變量ε工，通過加速度計測出頂板的加速度a，測量 金屬棒的橫截面積A和頂板的質量m ；(3)通過公式Fm =EAe !+ma+μ mg，即可得到單向支座剪力Fm，其中E為金屬 棒的彈性模量，μ為滑塊與線性滑軌之間的摩擦系數。本專利技術的第二種技術方案為兩根平行的線性滑軌固定在底板上，滑塊固定在頂 板的背面，且滑塊與線性滑軌配合，使頂板沿線性滑軌做水平運動；承力鋼板為倒置的“L” 形，豎直固定在底板上，且線性滑軌與承力鋼板垂直；金屬棒采用豎直安裝方式，頂板靠近 承力鋼板的一側設置兩個不完整的圓形孔洞，所述圓形孔洞的圓心角大于180°且小于 330°，同時所述圓形孔洞的半徑等于所述金屬棒的半徑；金屬棒穿過頂板上的孔洞，其上 端與承力鋼板固定連接，下端與底板固定連接；金屬棒的中部一部分位于頂板的不完整圓形孔洞內，另一部分凸出，在金屬棒凸出的部分粘貼應變片；頂板沿線性滑軌水平運動，通 過測量金屬棒的應變，計算出金屬棒的剪力求得支座剪力。所述頂板上不完整圓形孔洞的圓心角為240° -300°。使用第二種技術方案所述的單向支座剪力測量裝置進行單向支座剪力測量的方 法，包括以下步驟(1)按上述技術方案中的記載安裝金屬棒； (2)通過應變片測出金屬棒的形變量ε 2，通過加速度計測出頂板的加速度a，測量 金屬棒的橫截面積A、長度1、直徑d和頂板的質量m ；(3)通過公式 2+腿+ Wg，即可得到單向支座剪力Fm2，其中E為金 屬棒的彈性模量，μ為滑塊與線性滑軌之間的摩擦系數。本專利技術的第三種技術方案為兩根平行的線性滑軌固定在底板上，滑塊固定在頂 板的背面，且滑塊與線性滑軌配合，使頂板沿線性滑軌做水平運動；金屬棒豎直安裝，金屬 棒的上端固定在頂板的下表面，下端固定在底板的上表面，應變片貼在金屬棒的底部形變 最大處；頂板沿線性滑軌水平運動，通過測量金屬棒的應變，計算出金屬棒的剪力求得支座 剪力。使用第三種技術方案所述的單向支座剪力測量裝置進行單向支座剪力測量的方 法與第二種技術方案的單向支座剪力測量方法相同以上三種技術方案中，所述頂板與底板之間還采用滾珠或滑移支座方式代替滑軌 方式，從而去掉頂板在水平方向的單向約束。以上三種技術方案中，所述金屬棒使用的材料包括鋁合金、鈦合金、銅合金、普通 碳素鋼和合金鋼。本專利技術專利的有益效果是該測量裝置適用于任何結構，可以省去施荷、標定的繁 瑣過程，只需將該裝置安裝在模型和原支座之間，就可以測出支座處的水平剪力；測量結果 經實際振動臺實驗檢驗，最大誤差為4%，平均誤差為3%，符合實驗精度要求；結構簡單， 成本低廉，市場競爭力強。附圖說明圖1為所述第一種技術方案的結構示意圖；圖2為所述第二種技術方案的結構示意圖；圖3為所述第二種技術方案的金屬棒與頂板接觸部位的俯視圖；圖4為所述第三種技術方案的結構示意圖。圖中標號1-頂板；2底板；3-滑塊；4-線性滑軌；5-承力鋼板；6-金屬棒；7-應變片；8-加 速度計。具體實施例方式本專利技術提 供了一種能測量動力過程中固端支座或鉸接支座處單向支座剪力的測 量裝置，以及利用該裝置進行單向支座剪力測量的方法，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。實施例1如圖1所示，兩根平行的線性滑軌4固定在底板2上，滑塊3固定在頂板1的背面，且滑塊3與線性滑軌4配合，使頂板1沿線性滑軌4做水平運動，以去掉水平方向的單向約 束；承力鋼板5豎直固定在底板2上，且線性滑軌4與承力鋼板5垂直；金屬棒6水平安裝， 金屬棒6的兩端分別與頂板1側面、承力鋼板5連接，加速度計8置于與安裝金屬棒6的頂 板側面相對的側面；金屬棒6的中部貼有應變片7，應變信號通過導線傳入數據采集系統。將所述單向支座剪力測量裝置安裝在待測模型和原支座之間，待測模型固定于頂 板1上，底板2固定于原支座上，相當于去掉模型在水平單個方向的約束，將原支座變為滑 移支座，將測支座剪力轉化成測金屬棒6的軸力。通過應變片7測出金屬棒6的形變量ε 1； 通過加速度計測出頂板1的加速度a，測量金屬棒6的橫截面積A和頂板1質量m。由材料 力學及運動學公式得到金屬棒的軸力Fttl = EA ε ”頂板的慣性力I = ma，頂板與底板間的 摩擦力f = μ mg，則通過公式Fm = Ffi !+I+f = EA ε ^ma+μ mg,即可得到單向支座剪力F m，其中E為金屬棒6的彈性模量，μ為滑塊3與線性滑軌4之間的摩擦系數。實施例2如圖2和圖3所示，兩根平行的線性滑軌4固定在底板2上，滑塊3固定在頂板1 的背面，且滑塊3與線性滑軌4配合，使頂板1沿線性滑軌4做水平運動；承力鋼板5為倒置 的“L”形，豎直固定在底板2上，且線性滑軌4與承力鋼板5垂直。金屬棒6采用豎直安裝 方式，頂板1靠近承力鋼板5的一側設置兩個不完整的圓形孔洞，所述不完整的圓形孔洞的 圓心角大于180°且小于330°，以240° -300°為佳，在此實施例中所述圓心角取270° ； 同時所述不完整圓形孔洞的半徑等于所述金屬棒6的半徑；金屬棒6穿過頂板1上的孔洞， 其上端與承力鋼板5固定連接，下端與底板2固定連接；金屬棒6的中部一部分位于頂板1 的不完整圓形孔洞內，另一部分凸出，在金屬棒6凸出的部分粘貼應變片7 ；頂板1沿線性 滑軌4水平運動，通過測量金屬棒6的應變，計算出金屬棒6的剪力求得支座剪力。按照實施例1的方式將測量裝置與模型進行安裝，并測量金屬棒6的形變量本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種單向支座剪力測量裝置，其特征在于，兩根平行的線性滑軌（４）固定在底板（２）上，滑塊（３）固定在頂板（１）的背面，且滑塊（３）與線性滑軌（４）配合，使頂板（１）沿線性滑軌（４）做水平運動，以去掉水平方向的單向約束；承力鋼板（５）豎直固定在底板（２）上，且線性滑軌（４）與承力鋼板（５）垂直；金屬棒（６）水平安裝，金屬棒（６）的兩端分別與頂板（１）側面、承力鋼板（５）連接，頂板（１）沿線性滑軌（４）水平運動，通過測量金屬棒（６）的應變，計算出金屬棒（６）的軸力求得支座剪力；加速度計（８）置于與安裝金屬棒（６）的頂板側面相對的側面；金屬棒（６）的中部貼有應變片（７），應變信號通過導線傳入數據采集系統。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王進廷，汪強，彭曉蘭，金峰，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]
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