一种便携式互等定理验证实验装置

1.本发明属于土木工程专业结构力学的教学实践领域，尤其涉及一种便携式互等定理验证实验装置。


背景技术：

2.结构力学是高等院校土木工程专业必修学科，主要以梁、拱、桁架、刚架等杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律和受力性能。
3.目前高等院校结构力学的教学方法主要是理论教学，缺少对相关力学原理的实验验证，导致部分同学对相关理论理解不够深入，甚至对相关理论产生质疑。因此，在结构力学教学中引入实验环节是其教学发展的必然趋势。
4.在结构力学教学的互等定理部分，由于概念较为抽象，不利于学生理解运用，所以发明一种易于拆卸、方便携带的结构模型以研究结构力学中互等定理的相关理论，尤为重要。


技术实现要素：

5.为改变目前结构力学课堂教学中缺乏互等定理实验演示环节的现状，本发明提供了一种便携式互等定理验证实验装置,该装置包括两套模型，可进行位移互等定理、反力互等定理、位移反力互等定理三个实验的内容，结构简单、装卸方便、可重复利用、测量结果准确，能够实现结构力学位移互等定理、反力互等定理、位移反力互等定理教学内容的课堂演示；通过实验，使学生们更加准确理解结构力学位移互等定理、反力互等定理、位移反力互等定理的相关理论。
6.为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
7.本技术的一些实施例中，提供了一种便携式互等定理验证实验装置，包括：
8.一种便携式互等定理验证实验装置，其特征在于，包括：
9.基础框架；
10.定位杆，所述定位杆安装在所述基础框架的内壁上；
11.调节装置，所述调节装置固定设置在所述定位杆上；
12.横梁，所述横梁的一端与调节装置的上端连接，另一端固定在所述基础框架的内壁上；
13.连接杆，所述连接杆的一端固定在所述基础框架的下端，另一端固定在所述横梁上；
14.重力装置，所述重力装置设置在所述横梁上；
15.激光位移计，所述激光位移计设置在所述基础框架的上端；
16.数据采集装置，与所述调节装置和激光位移计连接，用于采集数据。
17.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述基础框架由
四个横杆组成，所述横杆间通过螺栓可拆卸连接在一起。
18.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述激光位移计设置有一个或者两个。
19.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述定位杆设置有一个或者两个。
20.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述调节装置包括：滑轨、力传感器连接件、力传感器和可调支座；其中，所述滑轨的下端固定在所述定位杆上，上端通过力传感器连接件与力传感器的一端连接在一起；所述力传感器的另一端与可调支座的一端连接，所述可调支座的另一端通过螺栓与横梁固定。
21.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，该装置还包括一个力臂，所述力臂的一端与重力装置固定连接，另一端与所述横梁连接，在所述力臂上靠近横梁的一侧设有一铰支座，通过所述铰支座将力臂固定定位杆上。
22.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，在所述横杆上靠近力臂的位置上设置有一转角位移计。
23.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述重力装置包括一号重力装置和二号重力装置；其中，所述包括一号重力装置设置在所述横梁的中心部位；二号重力装置通过力臂设置在所述横梁上；重力装置由砝码盘连接件和一砝码盘组成，所述砝码盘固定在所述砝码盘连接件的下端。
24.优选的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述横梁的一端通过铰支座固定在所述基础框架的内壁上，另一端与调节装置连接，在所述横梁的中间还设有一应变片，所述应变片与数据采集装置连接。
25.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
26.按照本发明制造的便携式互等定理验证实验装置集方便和科学于一身，既能进行真实实验，又能即时将实验结果进行处理，十分适宜在时间有限的课堂上进行演示；同时，该实验操作简单，便于新手学习，十分适合学生动手操作。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例1的结构示意图；
29.图2为本发明实施例2的结构示意图。
30.图中：
31.1、基础框架；2、定位杆；3、横梁；4、连接杆；5、激光位移计；6、滑轨；7、力传感器连接件；8、力传感器；9、可调支座；10、力臂；11、铰支座；12、转角位移计；13、一号重力装置；14、二号重力装置；15、砝码盘连接件；16、砝码盘；17、应变片。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。
37.本发明实施例公开了一种便携式互等定理验证实验装置，包括：
38.基础框架1；
39.定位杆2，所述定位杆2安装在所述基础框架1的内壁上；
40.调节装置，所述调节装置固定设置在所述定位杆上；
41.横梁3，所述横梁3的一端与调节装置的上端连接，另一端固定在所述基础框架1的内壁上；
42.连接杆4，所述连接杆的一端固定在所述基础框架的下端，另一端固定在所述横梁上；
43.重力装置，所述重力装置设置在所述横梁3上；
44.激光位移计5，所述激光位移计5设置在所述基础框架1的上端；
45.数据采集装置，与所述调节装置和激光位移计连接，用于采集数据。
46.具体的，所述基础框架1由四个横杆组成，所述横杆间通过螺栓可拆卸连接在一起。
47.具体的，所述定位杆可拆卸连接在所述基础框架上。
48.具体的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述激光位移计5设置有一个或者两个。
49.具体的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述定位杆设2置有一个或者两个。
50.具体的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述调节装置包括：滑轨6、力传感器连接件7、力传感器8和可调支座9；其中，所述滑轨6的下端固定在所述定位杆2上，上端通过力传感器连接件与力传感器的一端连接在一起；所述力传感器8的另
一端与可调支座9的一端连接，所述可调支座9的另一端通过螺栓与横梁固定。
51.具体的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，该装置还包括一个力臂10，所述力臂10的一端与重力装置固定连接，另一端与所述横梁连接，在所述力臂10上靠近横梁的一侧设有一铰支座11，通过所述铰支座将力臂固定定位杆上。
52.具体的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，在所述横杆上靠近力臂的位置上设置有一转角位移计12。
53.具体的，所述重力装置包括一号重力装置13和二号重力装置14；其中，所述包括一号重力装置12设置在所述横梁的中心部位；二号重力装置14通过力臂设置在所述横梁上；重力装置由砝码盘连接件15和一砝码盘16组成，所述砝码盘固定在所述砝码盘连接件的下端。
54.具体的，在上述便携式互等定理验证实验装置的一个实施例中，所述横梁的一端通过铰支座11固定在所述基础框架的内壁上，另一端与调节装置连接，在所述横梁的中间还设有一应变片17，所述应变片与数据采集装置连接。
55.参阅图1所示，在本技术的一个优选实施例中，公开了一种便携式互等定理验证实验装置，包括：模型一包括：基础框架；定位杆；横梁；激光位移计；激光位移计；滑轨；力传感器连接件；力传感器；可调支座；力臂；铰支座；转角位移计；一号重力装置；二号重力装置；砝码盘连接件；砝码盘；应变片；使用时，所述的基础框架依靠其自重保证整个装置的稳定；定位杆设置有两根，每根定位杆上均连接一根横梁，横梁与基础框架底部相连，用以支撑定位杆，两根定位杆分别与基础框架的左右两个侧壁垂直连接；铰支座固定于一号定位杆上，连横梁的一端以及力臂的一端；力臂另一端连接砝码盘连接件；砝码连接件下挂砝码盘；砝码盘共设置有两个，另一个悬挂于横梁中点b点处；滑轨固定于二号定位杆上，连接力传感器连接件；力传感器固定于力传感器连接件上；可调支座与力传感器相连，另一端与横梁另一端铰接；转角位移计置于靠近横梁的顶端a点处，激光位移计置于所述基础框架的的上端正对b点的位置上；数据采集装置为mstb-01多态信号拨接测试箱，用于采集位移、力的数据。
56.参见附图2，在本技术的一个优选实施例中，基础框架、固定杆、横梁、滑轨、力传感器连接件、力传感器、可调支座、固定支座、砝码盘、激光位移计、应变片和数据采集装置；所述的基础框架依靠其自重保证整个装置的稳定；定位杆上连接一根连接杆，连接杆与基础框架的底部相连，用以支撑定位杆，定位杆与基础框架的左右两个侧壁垂直；铰支座11固定于基础框架1的左侧的立柱上；滑轨6固定于定位杆上，连接力传感器连接件；力传感器固定于力传感器连接件上；可调支座9与力传感器相连，另一端与横梁另一端铰接；转角位移计12共两个，分别置于基础框架的上端与横梁上的b点和c点的位置相对应横梁中间贴有一对应变片17；数据采集装置为mstb-01多态信号拨接测试箱，用于采集位移、力、应变。
57.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。