一种刚构件轴向受压教学演示系统的制作方法

本发明涉及教学展示用具，具体设计一种一种刚构件轴向受压教学演示系统。

背景技术：

钢构件是指用钢板、角钢、槽钢、工字钢、焊接或热轧H型钢冷弯或焊接通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的钢结构组合构件。钢构件体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢构件在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。在钢结构受压构件中，一般不同截面的轴心受压构件在轴向荷载下会产生不同形式的变形屈曲，当轴向载荷足够大时容易造成钢构件失稳现象，因而对于受压构件来说，整体稳定是确定构件截面的最重要因素。专业的钢构件轴向压力测试设备体积重量都很大，不能在日常的教学过程中给学生进行方便的演示，以帮助学生直观的感知各种钢构件轴向受压时的弯曲变形和扭动变形。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种一种刚构件轴向受压教学演示系统。

技术方案如下：一种一种刚构件轴向受压教学演示系统，其关键在于：包括底板，该底板上设有支撑架，所述支撑架上滑套有下压板，所述下压板和底板之间设有夹持自适应装置，该夹持自适应装置包括两组夹持组件，两组夹持组件分别固定安装在所述底板和下压板上，所述夹持组件包括底座，该底座固定安装在对应的底板或下压板上，所述底座上设有扭动座，所述扭动座上设有测试座。

采用上述技术方案在日常教学中，可用木条制作成各种截面的钢构件模拟件，然后将钢构件的两端分别安装在两组夹持组件的测试座上，再对模拟件轴向施加压力，模拟件轴向受压后扭动变形，模拟件两端通过夹持组件的扭动座扭动来适应扭动形变，并将模拟件的扭动变形直观呈现出来，以方便学生观察和认知。

作为优选：上述下压板上方的支撑架上设有支撑板，该支撑板上竖向固定卡嵌有带内螺纹的下压套筒，该下压套筒内螺纹连接有竖向的下压杆。采用此设计可通过转动下压杆压紧下压板来对模拟件施加轴向压力，省力。

上述支撑架包括至少三根竖向支撑杆，所述下压板上对应竖向支撑杆设有滑动孔，所述滑动孔内分别设有滑动轴承，所述竖向支撑杆的下端与所述底板固定连接，所述竖向支撑杆的上端穿出对应的所述滑动轴承后与所述支撑板固定连接。采用该方案滑动轴承大大减小了下压板下压过程中与竖向支撑杆之间的摩擦力，压紧更轻松，磨损更小。

上述扭动座包括固定座，该固定座安装在所述底座上，所述固定座的顶部设有扭动槽，所述扭动槽内设有旋转轴承，该旋转轴承的外圈通过卡接件固定卡设在所述扭动槽内，所述旋转轴承的内圈可相对所述固定座自由旋转，该内圈的内部区域形成测试座安装槽。采用此设计当模拟件受到轴向压力产生扭曲形变后轴承的内圈旋转，学生可以直接观察到该扭曲形变。

上述卡接件包括至少一个卡接条，所述卡接条轴向设置在所述外圈的外壁上，所述扭动槽的内壁上对应设置有卡接槽，所述卡接条卡设在对应的卡接槽内。采用此方案直接将卡接条对准对应的卡接槽后将旋转轴承推进扭动槽内即完成安装工作，操作简单、迅捷。

上述测试座包括安装座，该安装座的底部设有安装杆，该安装杆插设在所述测试座安装槽内，所述安装座的顶面上开设有条形的第一x向卡槽和条形的第一y向卡槽，所述第一x向卡槽和第一y向卡槽相互交叉连通呈“十”字形。采用此设计测试座即能适应截面为“十”字形的模拟件，也能适应截面为“T”形的模拟件，有效提升了测试座的适应范围。

上述内圈上径向螺纹穿设有至少一个顶紧螺丝，所述顶紧螺丝的一端伸入所述测试座安装槽内将所述安装杆径向顶紧。采用此设计通过调节顶紧螺丝的松紧即可完成安装座的固定或拆卸，安装简单便于操作。

上述安装座的顶面上开设有与所述第一x向卡槽相互平行的第二x向卡槽和第三x向卡槽，所述第二x向卡槽和第三x向卡槽分别位于所述第一x向卡槽的两侧，所述第二x向卡槽和第三x向卡槽分别与所述第一y向卡槽相互交叉连通。采用此设计测试座还能适应截面为“H”型字形或“工”字形的模拟件，进一步提升了测试座的应用范围。

上述安装座的顶面上开设有与所述第一y向卡槽相互平行的第二y向卡槽和第三y向卡槽，所述第二y向卡槽和第三y向卡槽分别位于所述第一y向卡槽的两侧，所述第二y向卡槽和第三y向卡槽分别与所述第一x向卡槽相互交叉连通。采用此设计巧妙选用对应的x向卡槽组合和y向卡槽组合可适应不同型号大小“H”字形或“工”字形的模拟件。

上述第一x向卡槽、第二x向卡槽、第一y向卡槽以及第二y向卡槽的槽宽均相等，且它们的槽宽均小于所述第三y向卡槽的宽度，所述第三y向卡槽的槽宽小于所述第三x向卡槽的槽宽。采用此设计由于第三y向卡槽、第三x向卡槽的宽度较宽，不同的模拟件的横截面宽度不同时可通过第三y向卡槽和第三x向卡槽进行适当调整从而使不同宽度的模拟件均能固定在安装座上。

有益效果：采用本发明的有益效果是在日常教学中，可用木条制作成各种截面的钢构件模拟件，根据模拟件结构形式的不同，选用不同的卡槽安装固定模拟件，然后再对模拟件轴向施加压力，模拟件轴向受压后产生扭动形变并通过旋转轴承旋转来适应这种扭动形变，学生可以比较直观地观察和认知模拟件的轴向受压形变过程，此装置结构简单，安装拆卸方便，且同一个安装座可适应多种截面的模拟件。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为夹持组件的立体结构示意图；

图3为扭动座的立体结构示意图；

图4为固定座的立体结构示意图；

图5为旋转件的立体结构示意图；

图6为测试座的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种一种刚构件轴向受压教学演示系统，包括底板1，该底板1上设有支撑架，所述支撑架上滑套有下压板2，所述下压板2和底板1之间设有夹持自适应装置，该夹持自适应装置包括两组夹持组件6，两组夹持组件6分别固定安装在所述底板1和下压板2上，所述夹持组件包括底座A，该底座A固定安装在对应的底板1或下压板2上，所述底座A上设有扭动座B，所述扭动座B上设有测试座C。

所述支撑架包括四根竖向支撑杆7，四根所述竖向支撑杆7呈矩形阵列状分布，所述下压板2上对应竖向支撑杆7设有滑动孔，所述滑动孔内分别设有滑动轴承10，所述竖向支撑杆7的下端与所述底板1固定连接，所述竖向支撑杆7的上端穿出对应的所述滑动轴承7后连接有同一个支撑板3，该支撑板3上竖向固定卡嵌有带内螺纹的下压套筒5，该下压套筒5内螺纹连接有竖向的下压杆4，所述下压杆4下端穿出所述下压套筒5后连接有施压块8，所述下压杆4上端穿出所述下压套筒5后连接有转动手轮9。

如图2-5所示，所述扭动座B包括固定座B01，所述底座A为万向球铰，所述固定座B01的底部设有带内螺纹的固定套筒B06，该固定套筒B06与所述固定座B01一体成型且二者材质均为塑料，所述万向球铰的球销上部设有外螺纹，所述固定套筒B06与所述球销螺纹连接，所述固定座B01的顶部设有扭动槽B02，所述扭动槽B02内设有旋转轴承B03，该旋转轴承B03的外圈B031通过卡接件固定卡设在所述扭动槽B02内，该卡接件包括四个卡接条B04，四个所述卡接条B04沿所述外圈B031的周向均匀分布，所有所述卡接条B04轴向设置在所述外圈B031的外壁上，所述卡接条B04与所述外圈B031一体成型，所述扭动槽B02的内壁上对应设置有卡接槽B07，所述卡接条B04卡设在对应的卡接槽B07内，所述旋转轴承的内圈B032可相对所述固定座B01自由旋转，该内圈B032的内部区域形成测试座安装槽，所述测试座C包括安装座C01，该安装座C01的底部设有安装杆C04，该安装杆C04插设在所述测试座安装槽内，所述内圈B032的上部向上延伸形成顶丝安装部，该顶丝安装部上径向螺纹穿设有两个顶紧螺丝B05，两个所述顶紧螺丝B05正对设置，所述顶紧螺丝B05的一端分别伸入所述测试座安装槽内将所述安装杆C04径向顶紧。

如图6所示，所述安装座C01的材质为塑料，所述安装座C01呈圆柱状，所述安装座C01的顶面上开设有条形的第一x向卡槽C02和条形的第一y向卡槽C03，所述第一x向卡槽C02和第一y向卡槽C03相互交叉连通呈“十”字形。

所述安装座C01的顶面上开设有与所述第一x向卡槽C02相互平行的第二x向卡槽C05和第三x向卡槽C06，其中所述第二x向卡槽C05共三条，相邻所述第二x向卡槽C05的间距相等，第三x向卡槽C06和所述第二x向卡槽C05分别位于所述第一x向卡槽C02的两侧，所述第二x向卡槽C05和第三x向卡槽C06的中部分别与所述第一y向卡槽C03相互交叉连通；所述安装座C01的顶面上还开设有与所述第一y向卡槽C03相互平行的第二y向卡槽C07和第三y向卡槽C08，其中所述第二y向卡槽C07共三条，三条所述第二y向卡槽C07均匀分布，所述第二y向卡槽C07和第三y向卡槽C08分别位于所述第一y向卡槽C03的两侧，所述第二y向卡槽C07和第三y向卡槽C08的中部分别与所述第一x向卡槽C02相互交叉连通。

所述第二x向卡槽C05和第三x向卡槽C06位于所述二y向卡槽C07和所述第三y向卡槽C08之间的所述安装座C01上，所述第一x向卡槽C02、第二x向卡槽C05、第一y向卡槽C03以及第二y向卡槽C07的槽宽均相等，且它们的槽宽均小于所述第三y向卡槽C08的宽度，所述第三y向卡槽C08的槽宽小于所述第三x向卡槽C06的槽宽，所述第二x向卡槽C05、第三x向卡槽C06、所述二y向卡槽C07和第三y向卡槽C08的长度均相等，所述第一x向卡槽C02和第一y向卡槽C03的长度相等，且第一x向卡槽C02的长度大于所述第二x向卡槽C05的长度。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。