专利名称：十字形螺杆式膜材张拉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种张拉装置，尤其涉及一种十字形螺杆式膜材张拉装置。
背景技术：
膜结构是最近几十年才兴起的新型的结构体系。由于其自重小且经济美观，因此 它被广泛地应用于大跨度空间结构中，如大型体育场馆、会展中心、装饰小品等。膜结构一般由膜材和支承膜材的钢结构或集成材料以及索锚具等组成。膜结构的 刚度是通过给膜材施加预张力来实现的。膜材中的预张力越大，膜结构的刚度就越大，其承 受外荷载的能力就相应越强；膜材中的预张力越小，膜结构的刚度就越小，其承受外荷载的 能力就相应越弱。因此在膜结构中膜材是主要的受力构件之一，且膜材的力学性能，如抗拉 强度、收缩徐变特性等，直接影响到膜结构的设计、施工、使用性以及安全性。为了正确地进 行膜结构设计和施工以保证膜结构的正常使用和安全性，必须对膜材的力学性能进行实验 研究，以获得必要的膜材力学性能参数，如抗拉强度、弹性模量、泊松比、松弛和徐变特性 等。目前，膜材的力学性能实验主要是采用单轴张拉。对膜材的张拉刚度和泊松比的测定通常采用单轴张拉试验或双轴张拉试验。剪切 刚度的测定通常也采用单轴张拉试验或柱状体的内压、扭转试验。由于膜材在结构中实际 受力状态为双轴受力状态，且是沿正交两方向上受力。从理论上讲双轴张拉试验测定结果 更接近实际情况。近年许多国家在膜材弹性常数的测定方法上正从单轴张拉试验向双轴张 拉试验发展，但长期以来因缺少合适的膜材双轴张拉测量设备而一直影响着膜材各种力学 性能的测试。
实用新型内容针对现有技术中的不足之处，本实用新型提供了一种既可实现单轴检测，又可实 现双轴检测的十字形螺杆式膜材张拉装置，该膜材张拉装置可实现单轴张拉膜材时用于测 量膜材的极限拉伸强度和极限拉伸率，以及单轴拉伸时膜材的弹性模量及泊松比；实现双 轴张拉膜材时可以用于获得膜材的双向位移和荷载曲线，以获得膜材的经、纬向弹性模量， 以及泊松比。本实用新型提供的十字形螺杆式膜材张拉装置，包括十字形支撑架以及设置在十 字形支撑架顶面上的膜材横向张拉机构和膜材纵向张拉机构；所述十字形支撑架包括支撑柱和水平架，所述水平架在纵向和横向上交叉呈十字 形结构，并水平固定设置在支撑柱的顶部；所述待检测的膜材设置在水平架的中部；所述膜材横向张拉机构包括沿水平架的顶面横向一侧由外向内依次设置螺母座 I、丝杆I、拉力计I和夹持膜材的夹具I，另一侧由外向内依次设置拉杆I和夹持膜材的夹 具II ；所述螺母座I固定设置在水平架上，所述丝杆I穿过螺母座I，一端向外形成驱动端 I，另一端与拉力计I的一端固定连接，拉力计I的另一端与夹具I固定连接；所述拉杆I的 一端固定设置在水平架上，另一端与夹具II固定连接；[0009]所述膜材纵向张拉机构包括沿水平架的顶面纵向一侧由外向内依次设置螺母座 II、丝杆II、拉力计II和夹持膜材的夹具III，另一侧由外向内依次设置拉杆II和夹持膜 材的夹具IV ；所述螺母座II固定设置在水平架上，所述丝杆II穿过螺母座II，一端向外形 成驱动端II，另一端与拉力计II的一端固定连接，拉力计II的另一端与夹具III固定连 接；所述拉杆II的一端固定设置在水平架上，另一端与夹具IV固定连接。进一步，所述夹具I、夹具II、夹具III和夹具IV均由上压板和下压板组成，所述 上压板和下压板设置多个对应的螺栓孔，待夹持的膜材被夹持在上压板和下压板之间。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点1.将待检测的膜材设置在水平架的中部，膜材的横向设置膜材横向张拉机构，通 过横向设置的丝杆转动，可对膜材横向施力，施加力的大小可通过拉力计显示出；膜材的纵 向设置膜材横向张拉机构，可对膜材纵向施力，施加力的大小可通过拉力计显示出。因此， 可采用该膜材张拉装置可实现对膜材进行单轴或双轴张拉，实现单轴张拉膜材时用于测量 膜材的极限拉伸强度和极限拉伸率，以及单轴拉伸时膜材的弹性模量及泊松比；实现双轴 张拉膜材时可以用于获得膜材的双向位移和荷载曲线，以获得膜材的经、纬向弹性模量，以 及泊松比。2.该膜材张拉装置既可对圆形膜面进行检测，又可对矩形膜面进行检测，可以在 膜面上确定出矩形边界(如果把边界固定装置做成圆形，那就可以确定出圆形边界)，这样 可以隔离出便于理论计算，与理论模型符合的实验情况。比如可以测量矩形或圆形膜材的 振动模态，振动频率，以及矩形或圆形在冲击荷载作用下的动力响应。3.该膜材张拉装置还具有如下优点制作简便，经济实用；可以应用膜材的单轴 和双轴张拉实验，且双轴张拉时，能实现膜材正交两向上任意比例的加载；可以确定出矩形 或圆形的边界，以便于进行膜材的振动和在各种外荷载作用下的动力响应的实验；可以应 用于测量膜材的多种力学性能参数。
图1为本实用新型的俯视图；图2为本实用新型的主视图；图3为待检测的膜板被夹持在夹具中的结构示意图。附图中，1-支撑柱2-水平架3-螺母座I 4-丝杆I 5_拉力计16-夹具I 7_拉 杆I 8-夹具II 9-驱动端I 10-螺母座IIll-丝杆II 12-拉力杆II 13-夹具III 14-拉杆II 15-夹具IV16-驱动端II 17-膜板18-上压板19-下压板20-锁紧螺 栓21-拉绳
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。图1为本实用新型的俯视图，图2为本实用新型的主视图，如图所示十字形螺杆 式膜材张拉装置包括十字形支撑架以及设置在十字形支撑架顶面上的膜材横向张拉机构 和膜材纵向张拉机构。所述十字形支撑架包括支撑柱1和水平架2，所述水平架2在纵向 和横向上交叉呈十字形结构，并水平固定设置在支撑柱1的顶部；所述待检测的膜材17设置在水平架2的中部。所述膜材横向张拉机构包括沿水平架2的顶面横向一侧由外向内依次设置螺母座I 3、丝杆14、拉力计I 5和夹持膜材的夹具I 6，另一侧由外向内依次设置 拉杆I 7和夹持膜材的夹具II 8;所述螺母座I 3固定设置在水平架2横向一侧的外端部 上，所述丝杆I 4穿过螺母座I 3并与螺母座I 3螺纹配合，丝杆I 4的一端向外形成驱动 端I 9，另一端与拉力计I 5的一端固定连接，拉力计I 5的另一端通过拉绳21与夹具I 6 固定连接；所述拉杆I 7的一端固定设置在水平架2横向另一侧的外端部上，另一端通过拉 绳21与夹具II 8固定连接。所述膜材纵向张拉机构包括沿水平架2的顶面纵向一侧由外 向内依次设置螺母座II 10、丝杆II 11、拉力计II 12和夹持膜材的夹具11113，另一侧由 外向内依次设置拉杆II 14和夹持膜材的夹具IV 15;所述螺母座II 10固定设置在水平 架2纵向一侧的外端部上，所述丝杆II 11穿过螺母座II 10并与螺母座II 10螺纹配合， 丝杆II 11的一端向外形成驱动端II 16，另一端与拉力计II 12的一端固定连接，拉力计 II 12的另一端通过拉绳21与夹具III13固定连接；所述拉杆II 14的一端固定设置在水 平架2纵向另一侧的外端部上，另一端通过拉绳21与夹具IV 15固定连接。图3为待检测的膜板被夹持在夹具中的结构示意图，如图所示所述夹具I 6、夹 具II 8、夹具III13和夹具IV 15均由上压板18和下压板19组成，所述上压板18和下压板 19设置多个对应的螺栓孔，本实施例中，每个夹具的上压板和下压板均设有六个螺栓孔，待 夹持的膜材17被夹持在上压板18和下压板19之间，锁紧螺栓20穿过螺栓孔和膜材17并 将膜材17固定在上压板18和下压板19之间。使用该膜材张拉装置时，将待检测的膜材水平放置在水平架2的中部，夹具I 6和 夹具II 8在横向上夹持在膜材的两端上，驱动丝杆I 4的驱动端I 9，可实现丝杆I 4向外 旋转，丝杆I 4通过拉力计I 5、拉绳21和夹具I 6对膜材施加横向单轴张拉力，施加力的 大小可直接从拉力计I 5上读取。将夹具III13和夹具IV15在纵向上夹持在膜材的两端 上，驱动丝杆II 11的驱动端II 16，可实现丝杆II 11向外旋转，丝杆II 11通过拉力计II 12、拉绳和夹具III13对膜材施加纵向单轴张拉力，施加力的大小可直接从拉力计II 12上 读取。为测量膜材在双轴受力条件下的双向位移和荷载曲线，以获得膜材的经、纬向弹性模 量，以及泊松比，只需同时驱动丝杆I 4的驱动端I 9和丝杆II 11的驱动端II 16便可实 现。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种十字形螺杆式膜材张拉装置，其特征在于包括十字形支撑架以及设置在十字形支撑架顶面上的膜材横向张拉机构和膜材纵向张拉机构；所述十字形支撑架包括支撑柱(1)和水平架(2)，所述水平架(2)在纵向和横向上交叉呈十字形结构，并水平固定设置在支撑柱(1)的顶部；所述待检测的膜材(17)设置在水平架(2)的中部；所述膜材横向张拉机构包括沿水平架(2)的顶面横向一侧由外向内依次设置螺母座I(3)、丝杆I(4)、拉力计I(5)和夹持膜材的夹具I(6)，另一侧由外向内依次设置拉杆I(7)和夹持膜材的夹具II(8)；所述螺母座I(3)固定设置在水平架(2)上，所述丝杆I(4)穿过螺母座I(3)，一端向外形成驱动端I(9)，另一端与拉力计I(5)的一端固定连接，拉力计I(5)的另一端与夹具I(6)固定连接；所述拉杆I(7)的一端固定设置在水平架(2)上，另一端与夹具II(8)固定连接；所述膜材纵向张拉机构包括沿水平架(2)的顶面纵向一侧由外向内依次设置螺母座II(10)、丝杆II(11)、拉力计II(12)和夹持膜材的夹具III(13)，另一侧由外向内依次设置拉杆II(14)和夹持膜材的夹具IV(15)；所述螺母座II(10)固定设置在水平架(2)上，所述丝杆II(11)穿过螺母座II(10)，一端向外形成驱动端II(16)，另一端与拉力计II(12)的一端固定连接，拉力计II(12)的另一端与夹具III(13)固定连接；所述拉杆II(14)的一端固定设置在水平架(2)上，另一端与夹具IV(15)固定连接。
2.根据权利要求1所述的十字形螺杆式膜材张拉装置，其特征在于所述夹具I(6)、夹 具11(8)、夹具111(13)和夹具IV(15)均由上压板(18)和下压板(19)组成，所述上压板 (18)和下压板(19)设置多个对应的螺栓孔，待夹持的膜材(17)被夹持在上压板(18)和下 压板(19)之间。
专利摘要本实用新型公开了一种十字形螺杆式膜材张拉装置，包括十字形支撑架以及设置在十字形支撑架顶面上的膜材横向张拉机构和膜材纵向张拉机构，膜材横向张拉机构和膜材纵向张拉机构均设有螺母座、丝杆、拉力计和夹具，待检测的膜材设置在水平架的中部，膜材的四个方位均被夹具夹持，夹具与拉力计固定连接，拉力计又与穿过螺母座的丝杆固定连接，丝杆的外端形成驱动端。本实用新型可通过横向设置的丝杆转动对膜材横向施力，膜材纵向张拉机构可对膜材纵向施力，因此，可实现对膜材进行单轴或双轴张拉，用于测量单轴拉伸时膜材的极限拉伸强度、极限拉伸率、弹性模量及泊松比；测量双轴张拉膜材的双向位移、荷载曲线以及膜材的经、纬向弹性模量和泊松比。
文档编号G01N3/04GK201637637SQ201020169700
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者刘长江, 宋维举, 徐云平, 郑周练, 颜禧仕, 龙俊, 龚文川 申请人:重庆大学