专利名称：工字型梁整体失稳实验模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及教学实验模拟装置，特别涉及用于模拟工字型梁整体失稳过程与现象的实验模拟装置。
背景技术：
开口薄壁构件在荷载作用下，对于平面内刚度远大于平面外的弯曲和扭转刚度的薄壁构件，弯扭失稳是主要的破坏模式。主平面内受弯的薄壁构件，绕弱轴的刚度通常远小于绕强轴的刚度，如果没有足够的侧向支撑阻止构件的侧向变形，构件可能会发生平面外失稳——弯扭失稳。作为教学演示实验，主要的目的在于让学生对工字型梁平面外失稳模式有一个直观的认识，加深对工字型梁整体稳定性的理解。如果采用工字型钢梁进行教学演示实验，需·要实验场地、请厂家制作钢梁，而且每次实验都需要新制作钢梁，成本太高。而且，具体的失稳荷载对于教学实验没有太大的意义。另外，实际工字型钢梁平面外失稳过程比较短促，不便于教学演示和观察。
实用新型內容本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种工字型梁整体失稳实验模拟装置。为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的。提供一种工字型梁整体失稳实验模拟装置，包括用于模拟实验的工字型梁；其特征在于，该装置有一个竖向放置的矩形板状底座，底座的上边缘固定两个支座，所述工字型梁安放于支座上；底座上设有一个Z形的摇杆,摇杆的转轴穿过底座并突出于底座另一侧的表面；所述装置还包括一个由两个动滑轮和四个定滑轮组成的滑轮组，各滑轮均位于底座的同一侧面，且位于摇杆的背面；其中，用于改变拉索方向的定滑轮分别位于底座左右两边，每边各两个，两个动滑轮位于底座中间；所述工字型梁的两端分别通过拉索连接至两个动滑轮，而用于连接和拉动动滑轮的拉索则固定于摇杆的转轴上。作为一种改进，所述两个动滑轮中，第一动滑轮设有一个挂钩，第二动滑轮对向设有两个挂钩；接于工字型梁端部的拉索在绕过同侧的定滑轮后，分别固定于一个动滑轮的挂钩上；接于摇杆转轴的拉索在绕过第二动滑轮和第一动滑轮后，固定于第二动滑轮的另一个挂钩上。作为一种改进，所述两个动滑轮的圆心与距离最近的两个定滑轮的下边缘位于同一水平线上。作为一种改进，所述底座左右两边的定滑轮的转轴位置以底座竖向中轴线为中心实现对称。作为一种改进，所述各滑轮的尺寸相同，滑轮组与摇杆组成的加载系统的位移输出比为60:1。[0011]作为一种改进，底座上设有临时固定动滑轮的销钉通孔，其位置与两个定滑轮的下边缘位于同一水平线上。作为一种改进，所述工字型梁在支座对应位置、梁端部及两者中间位置处设有加劲肋。作为一种改进，所述工字型梁支座上均设置两个铁钉，用于确保工字型梁支座处截面不发生绕梁纵轴的扭转和垂直于底座板面的位移。本实用新型中，工字型梁由ABS材料制成，底座由木材制成,拉索由棉线制成。本实用新型的有益效果是工字型梁采用ABS材料制造而成，成本低、质量轻、制作安装方便，且可重复使用。加载装置位移输出比大，可以实现位移的微量加载，以减缓工字型梁平面外失稳的过程，便于教学演示和观察。
图I是工字型梁的主视图及尺寸示意；图2是工字型梁的左视图及尺寸示意；图3是工字型梁的俯视图及尺寸示意；图4是加劲肋尺寸示意图；图5是底座的主视图及尺寸不意；图6是底座的左视图及尺寸示意；图7是底座的俯视图及尺寸不意；图8是支座的主视图及尺寸示意；图9是支座的左视图及尺寸示意；图10是支座的俯视图及尺寸示意；图11是模拟装置正面图；图12是模拟装置背面图；图13是模拟装置右侧视图；图14是支座处详图；图15是摇杆的主视图及尺寸示意；图16是摇杆的左视图及尺寸示意；图17是摇杆的俯视图及尺寸示意；图18是滑轮的主视图及尺寸示意；图19是滑轮的左视图及尺寸示意；图20是滑轮的俯视图及尺寸示意。图中，各长度尺寸的单位为毫米；各附图标记为I工字型梁；2底座；3支座；4摇杆；5、6、7、8定滑轮；9第一动滑轮、10第二动滑轮；11、12、13拉索；14加劲肋；15支座夹支配件(铁钉)；16、17支座夹支配件(铁钉)的位置；18销钉；19螺帽。
具体实施方式
参考附图，下面对本实用新型设计进行详细描述。本实用新型中的工字型梁整体失稳实验模拟装置，包括用于模拟实验的工字型梁I ;该装置有一个竖向放置的矩形板状底座2，底座2的上边缘固定设置两个支座3，支座3通过铁钉固定于底座2上，工字型梁I安放于支座3上。工字型梁I在与支座3对应的位置、梁端部及两者中间位置处设有加劲肋14。底座2上设有一个Z形的摇杆4，摇杆4的转轴穿过底座2并突出于底座表面；装置还包括一个由两个动滑轮(第一动滑轮9、第二动滑轮10)和四个定滑轮5、6、7、8组成的滑轮组，各滑轮均位于底座的同一侧面、摇杆4的背面；其中，四个定滑轮5、6、7、8分列于底座2的两边用于调整拉索的作用方向，两个动滑轮位于中间；定滑轮5、6的转轴位于同一水平线上，定滑轮7、8的转轴位于同一水平线上。所述工字型梁I的两端分别通过拉索11、12连接至第一动滑轮9和第二动滑轮 10，而用于围绕和拉动动滑轮的拉索13则固定于摇杆的转轴4上。两个动滑轮中，第一动滑轮9设有一个挂钩，第二动滑轮10对向设有两个挂钩；接于工字型梁I端部的拉索11、12在绕过同侧的定滑轮5、7和定滑轮6、8后，分别固定于第一动滑轮9和第二动滑轮10的挂钩上；接于摇杆4转轴的拉索13在绕过第二动滑轮10和第一动滑轮9后，固定于第二动滑轮10的另一个挂钩上。各滑轮的尺寸相同，滑轮组与摇杆组成的加载系统的位移输出比为 60:1。底座2上设有临时固定第一动滑轮9和第二动滑轮10的销钉通孔，其位置与两个定滑轮7、8的下边缘位于同一水平线上。在实际试验过程中，两个动滑轮的圆心与两个定滑轮7、8的下边缘位于同一水平线上。工字型梁由ABS材料制成，底座由木材制成，拉索由棉线制成。本实用新型的加工过程I、工字型梁I的加工。工字型梁I采用ABS材料制造而成。首先，按图中所示尺寸裁剪ABS板材。然后，用胶水粘结定型，提供反力和施加荷载的地方要设置加劲肋；最后，养护成型。2、底座2的加工。底座2的材料为木材。按照所示尺寸将木板加工成型，在相应位置打孔。3、支座3的加工。支座3的材料为木材。按照所示尺寸加工两个支座3，在相应位置做好标记，便于铁钉15的定位。4、固定各滑轮、摇杆4、支座3和工字型梁I。首先，使用销钉18、螺帽19按照图中所示相对位置关系固定滑轮、摇杆4(定滑轮和摇杆4上的螺帽不用拧死以保证滑轮和摇杆能够自由转动，动滑轮只插销钉18)。然后，在支座上支座夹支配件(铁钉)的位置17处钉入一根长度大于等于80毫米的铁钉，垂直钉入支座的深度为30毫米。其次，将支座按照规定尺寸在底座上定位，并在支座夹支配件(铁钉)的位置16处钉入第二根铁钉，铁钉垂直贯穿支座，插入底座15毫米。最后，将工字型梁安放到支座3上，并左右挪动调整位置。5、安装拉索。将拉索11、12、13按照图中所示的轨道缠绕在各滑轮上，拉索11、12与工字型梁I连接处要系牢。按照附图所示方向转动摇杆4到拉索11、12、13绷紧时，拔掉动滑轮上的销钉18。[0052]6、模拟实验。前5步已经完成了整个试验装置的组装，这一步可以缓慢的沿着标定的方向转动摇 杆4，直到工字型梁I失稳为止。试验结束以后，将摇杆4恢复到初始位置，然后将动滑轮的销钉18插上。
权利要求1.一种工字型梁整体失稳实验模拟装置，包括用于模拟实验的工字型梁；其特征在于，该装置有一个竖向放置的矩形板状底座，底座的上边缘固定两个支座，所述工字型梁安放于支座上；底座上设有一个Z形的摇杆,摇杆的转轴穿过底座并突出于底座另一侧的表面； 所述装置还包括一个由两个动滑轮和四个定滑轮组成的滑轮组，各滑轮均位于底座的同一侧面，且位于摇杆的背面；其中，用于改变拉索方向的定滑轮分别位于底座左右两边，每边各两个，两个动滑轮位于底座中间；所述工字型梁的两端分别通过拉索连接至两个动滑轮，而用于连接和拉动动滑轮的拉索则固定于摇杆的转轴上。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述两个动滑轮中，第一动滑轮设有一个挂钩，第二动滑轮对向设有两个挂钩；接于工字型梁端部的拉索在绕过同侧的定滑轮后，分别固定于一个动滑轮的挂钩上；接于摇杆转轴的拉索在绕过第二动滑轮和第一动滑轮后，固定于第二动滑轮的另一个挂钩上。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述两个动滑轮的圆心与距离最近的两个定滑轮的下边缘位于同一水平线上。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述底座左右两边的定滑轮的转轴位置以底座竖向中轴线为中心实现对称。
5.根据权利要求I至4任意一项中所述的装置，其特征在于，所述各滑轮的尺寸相同，滑轮组与摇杆组成的加载系统的位移输出比为60:1。
6.根据权利要求I至4任意一项中所述的装置，其特征在于，底座上设有临时固定动滑轮的销钉通孔，其位置与两个定滑轮的下边缘位于同一水平线上。
7.根据权利要求I至4任意一项中所述的装置，其特征在于，所述工字型梁在支座对应位置、梁端部及两者中间位置处设有加劲肋。
8.根据权利要求I至4任意一项中所述的装置，其特征在于，所述工字型梁支座上均设置两个铁钉，用于确保工字型梁支座处截面不发生绕梁纵轴的扭转和垂直于底座板面的位移。
专利摘要本实用新型涉及教学实验模拟装置，旨在提供一种工字型梁整体失稳实验模拟装置。该装置有一个竖向放置的矩形板状底座，底座的上边缘固定两个支座，所述工字型梁安放于支座上；底座上设有一个Z形的摇杆，和一个由两个动滑轮和四个定滑轮组成的滑轮组，各滑轮均位于底座的同一侧面,且位于摇杆的背面；定滑轮分别位于底座左右两边，每边各两个，两个动滑轮位于底座中间；工字型梁的两端分别通过拉索连接至两个动滑轮，而用于连接和拉动动滑轮的拉索则固定于摇杆的转轴上。本实用新型的成本低、质量轻、制作安装方便，且可重复使用。加载装置位移输出比大，可以实现位移的微量加载，以减缓工字型梁平面外失稳的过程，便于教学演示和观察。
文档编号G09B25/00GK202677697SQ201220341009
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月15日 优先权日2012年7月15日
发明者金小群, 缪光耀, 张行强, 姚谏 申请人:浙江树人大学, 浙江大学