专利名称：薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置的制作方法
技术领域：
薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置技术领域:本实用新型涉及一种钢结构课程的教学演示装置，特别晕一种薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，属于教学辅助设备技术领域。
背景技术：
由于钢材强度高、韧性好，因而在钢结构中，构件常采用工字型 截面、T型截面和十字型截面等薄壁构件。失稳破坏是薄壁构件主要的破坏形式， 不同的截面形式，不同的受力形式，不同的约束方式，其失稳的形态会不同， 其临界荷载的计算方法也不同，因而薄壁构件的失稳破坏是钢结构课程教学中 的核心内容和学习难点。在过去的教学中，由于钢构件的加工和使用成本高， 没有设置薄壁构件失稳的演示实验，教师仅通过书上的平面图对复杂的失稳形 态进行讲解，学生对失稳形态缺乏直观的感性认识，很难区别和理解各种失稳 形态的特征，建立清晰的失稳概念，不能对钢构件的失稳现象进行正确地分析，从而影响对薄壁构件稳定设计原理的深入学习和正确应用。发明内容:本实用新型要解决的技术问题是针对薄壁构件常见的轴心受压和受弯两种受力状态提供一种薄壁构件受压和受弯时整体失稳的教学演示装 置，通过该装置对轴心受压构件和受弯构件的整体失稳演示，可以帮助学生直 观地观察、区别薄壁构件的各种失稳形态，正确掌握钢结构稳定设计原理和设 计方法。为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现薄壁构件受 压、受弯整体失稳教学演示装置由演示台和薄壁构件两部分组成。演示台由顶板、手动施压机构、竖杆、底板组成，竖杆两端有端头螺纹， 通过定位螺帽和劲箍螺帽，上端与顶板相连，下端与底板相连，顶板上开有一 个能使六角扳手通过的中心圆孔。手动施压机构由上螺管、正反螺栓、下螺管和定位板组成，上螺管与顶板 上的中心圆孔对接并焊接连接，下螺管与定位板的几何中心对接并焊接连接， 上、下螺管的螺纹方向相反，与正反螺栓进行螺纹连接。薄壁构件试件采用有机玻璃材料，可制作成工字形、T字形和十字形等多种截面形式，构件两端设计有与演示台上的定位键相配合的U型卡槽。
薄壁构件受压整体失稳演示操作如下将薄壁构件固定于演示台底板和手 动施压机构的定位板之间，两端通过安装在底板和定位板上的定位键形成铰接 约束，定位板可以竖杆,为导轨进行上下移动，通过六角扳手转动正反螺栓，由 正反螺栓带动下螺管和定位板发生位移，向薄壁构件施加轴向压力，使薄壁构 件发生轴心受压整体失稳，可分别实现演示轴心受压构件的弯曲失稳、弯扭失 稳和扭转失稳的全过程。薄壁构件受弯整体失稳演示操作如下将演示台横卧放倒，并将工字形截面构件固定于演示台的底板和手动施压机构的定位板之间，形成端部不能沿梁 轴线方向转动的简支梁，在梁中部用手施加集中荷载，既可实现梁的弯扭失稳 全过程演示。本实用新型经教学实践证明本演示装置具有采用手工驱动，无需动力引 擎，轻巧简练、失稳形态直观、便于学生观察分析，结构紧凑，体积小，重量 轻，使用方便灵活等优点。薄壁构件试件采用有机玻璃制作而成，易于加工， 试件可以多次重复使用，使用成本低廉。
以下结合附图，通过实施例作进一步说明，但本实用新型的保护 范围并不限于下面的实施例子。图1为本实用新型主视示意图；图2为本实用新型安装受压构件结构示意图；图3为本实用新型受弯构件的示意图；图4为本实用新型手动施压机构局部视图。图中，l是顶板、2是上螺管、3是正反螺栓、4是下螺管、5是定位板、6 是纵向定位键、7是横向定位键、8是竖杆、9是底板、IO是定位螺帽、11是劲 箍螺帽、12是六角扳手、13是受压构件、14是受弯构件。
具体实施方式
实施例l:工字形截面压弯构件演示如附图所示，把工字形截面构件放入演示台的底板9和定位板5之间，构 件上下两端的U形槽卡入对应的纵向定位键6中，并且尽量使构件截面中心对 准纵向定位键6的中心，以减少误差。接着把六角扳手12通过顶板1的中心圆 孔插入到正反螺栓3的内六角孔中并转动六角扳手12，使正反螺栓3发生转动， 由于上螺管2固定在演示台的顶板1上不能转动和移动，所以正反螺栓3的转 动驱使下螺管4向下移动，进而带动定位板5沿竖杆8上下移动，这样，正反 螺栓3的转动就转化为定位板5的上下移动。由于正反螺栓3两端攻有正反螺 纹，螺纹在其压力角内自锁，拿掉六角扳手12后不会产生反转，能保证其位置 和状态，达到通过正反螺栓3的转动形成向下的压力，实现对工字形截面压弯 构件的加载作用。根据需要的失稳变形情况，可以对其施加不同的压力，而压 力的大小可以通过控制六角扳手12的旋转圈数来调节。 实施例2: T字形截面压弯构件演示如附图所示，把T字形截面构件放入演示台的底板9和定位板5之间，构 件上下两端的U形槽卡入对应的纵向定位键6和横向定位键7中，并且尽量使 构件截面对称轴线对应放置于横向定位键7的中心线上，以减少误差。T字形截 面构件的端部经过加固处理，端部的U形槽呈现T形。其余的操作类似于实施 例一中的操作过程。实施例3:十字形截面压弯构件演示如附图所示，把十字形截面构件放入演示台的底板9和定位板5之间，构 件上下两端的U形槽卡入对应的纵向定位键6和横向定位键7中，并且尽量使 构件截面对称轴线对应放置于纵向定位键6和横向定位键7的中心线上，以减 少误差。十字形截面构件的端部经过加固处理，端部的U形槽呈现十字形。其 余的操作类似于实施例一中的操作过程。实施例4:工字形截面受弯构件弯扭失稳演示如附图所示，把工字形截面构件放入演示台的底板9和定位板5之间，构 件上下两端的U形槽卡入对应的横向定位键7中，并且纵向定位键6作为其铰 支支座形式，并且尽量使构件截面对称轴线对应放置于定位键的中心线上，以 减少误差，之后用六角扳手12转动正反螺栓3，使构件固定在演示台上。接着 把演示台平卧放倒，使工字型形截面构件形成简支梁的形式，用手在工字形截 面构件的中部施加集中力，既可实现工字型构件的弯扭失稳演示。
权利要求1、一种薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，其特征在于该装置由演示台和薄壁构件两部分组成，演示台装有向薄壁构件施加轴向压力的手动施压机构，薄壁构件固定于演示台的底板(9)和手动施压机构的定位板(5)之间，两端通过安装在底板(9)和定位板(5)上的纵向和横向定位键(6)和(7)进行转动约束。
2、 根据权利要求1所述的薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，其 特征在于演示台由顶板(l)、手动施压机构、竖杆(S)、底板(9)组成，竖杆(8)两端有端头螺纹，通过定位螺帽卿和劲箍螺帽m)，上端与顶板a)相连，下端与底板 (9)相连，顶板a)上开有一个能使六角扳手似通过的中心圆孔。
3、 根据权利要求1所述的薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，其 特征在于薄壁构件采用有机玻璃材料，制作成工字形、T字形和十字形等截面形 式，薄壁构件两端设计有与演示台上的纵向和横向定位键(6)和(7)配合的U型卡 槽。
4、根据权利要求1所述的薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，其 特征在于手动施压机构由上螺管(2)、正反螺栓(3)、下螺管(4)和定位板(5)组成， 上螺管(2)与顶板(1)上的中心圆孔对接并焊接连接，下螺管(4)与定位板(5)的几何 中心对接并焊接连接，上、下螺管(2)和(4)的螺纹方向相反，与正反螺栓(3)进行 螺纹连接，定位板(5)可以竖杆(8)为导轨进行移动，通过六角扳手幼转动正反螺 栓(3)使其发生位移。
5、 根据权利要求4所述的薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，其 特征在于正反螺栓(3)的上端设计一个与六角扳手肪相配合的内六角孔。
6、 根据权利要求1所述的薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，其 特征在于将工字形截面薄壁构件固定于演示台的底板(9)和手动施压机构的定位 板(5)之间，并将演示台横卧放倒，使工字形截面薄壁构件形成简支梁的形式， 作为工字形截面梁的受弯构件整体失稳演示装置。
专利摘要本实用新型涉及一种钢结构课程的教学演示装置，特别是一种薄壁构件受压、受弯整体失稳教学演示装置，属于教学辅助设备技术领域。其特征是装置由演示台和薄壁构件两部分组成，演示台由顶板、手动施压机构、竖杆、底板组成，手动施压机构由上螺管、正反螺栓、下螺管和定位板组成，薄壁构件试件采用有机玻璃材料制作成工字形、T字形和十字形等多种截面形式，将薄壁构件固定于演示台底板和手动施压机构的定位板之间，通过六角扳手转动正反螺栓，向薄壁构件施加轴向压力，实现轴心受压构件的失稳演示；将演示台横卧放倒，将工字形截面构件固定于演示台的底板和手动施压机构的定位板之间，形成端部不能沿梁轴线方向转动的简支梁，在梁中部用手施加集中荷载，即可实现梁的受弯失稳演示。
文档编号G09B25/00GK201215697SQ20082008153
公开日2009年4月1日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者张德利, 苏何先, 黄呈伟 申请人:昆明理工大学