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专利号: 2022115436060
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,包括:模拟测试前,获取待测的简支梁试件的最大理论挠度;

根据所述简支梁试件的最大理论挠度,确定弹簧的最小刚度以及沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数;

根据弹簧沿刚性分配梁的刚度分布系数,将若干所述弹簧依刚度分布系数布设于所述刚性分配梁的底部,形成用于模拟均布荷载的弹簧分配梁;

其中,所述弹簧的最小刚度为

式中,E为梁的弹性模量,I为梁的截面惯性矩,l为梁试件的跨度,δmax为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数;

所述沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数为

式中,ki为不同位置所需的弹簧刚度,kmin为弹簧的最小刚度,δi为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数。

2.根据权利要求1所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,获取待测的简支梁试件的最大理论挠度包括:根据所述简支梁试件的跨度、均布荷载大小,得到均布荷载作用下简支梁试件所受的弯矩分布;

根据所述弯矩分布得到挠曲线公式;

将所述简支梁试件不同位置参数带入所述挠曲线公式中,得到沿所述简支梁试件跨度方向不同位置的理论挠度系数χi,见表1,表1.均布荷载形式下的挠度系数χi

3.根据权利要求2所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,所述确定弹簧的最小刚度的步骤包括:根据均布荷载、理论挠度系数得到均布荷载作用下所述简支梁试件的挠度公式;

根据均布荷载作用下所述简支梁试件的挠度公式以及胡克定律得到所述简支梁试件不同位置所需的弹簧的刚度ki,式中,δi为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数,i为0、1/10、2/10、3/10、4/10、5/10、6/10、7/10、8/10、9/10、1;

根据所述简支梁试件在均布荷载作用下的最大相对跨中位移,得到弹簧的最小刚度。

4.根据权利要求3所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,所述沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数δi可根据下式确定,δi=|χi-χmax|。

5.根据权利要求3所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,所述确定沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数的步骤包括:根据均布荷载作用下所述简支梁试件的挠度公式,确定在均布荷载作用下所述简支梁试件在不同位置的挠度;

根据不同位置的相对位移系数确定所述弹簧沿所述刚性分配梁的刚度分布系数γi,根据刚度分布系数γi确定所述弹簧沿所述刚性分配粱的刚度分布系数,见表2,表2、弹簧刚度沿梁跨度分布系数

6.根据权利要求5所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,不同跨度的所述简支梁试件在进行试验时,最小的所述弹簧的刚度按弹簧的最小刚度kmin给出,所述弹簧的刚度布系数按表2线性内插给出。

7.根据权利要求1所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,模拟测试时,将所述弹簧分配梁置放于所述简支梁试件上,所述弹簧与所述简支梁试件抵触,向所述弹簧分配梁的刚性分配梁施加集中荷载,所述弹簧分配梁将集中荷载转换为均布荷载,并通过所述弹簧将均布荷载施加到简支梁试件上。

8.根据权利要求1所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法,其特征在于,所述弹簧等间距分布。

9.一种简支梁单向均布荷载加载模拟装置,权利要求1~8任一项所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法使用该模拟装置完成测试,其特征在于,包括:支座,简支梁试件置放于所述支座上;

伺服液压千斤顶,用于提供可控制的集中荷载;

弹簧分配梁,包括刚性分配梁、等间距设于所述刚性分配梁底部的若干弹簧;所述弹簧的最小刚度以及沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数由所述简支梁试件的最大理论挠度确定;所述弹簧以刚度大小呈中间大两端小沿所述刚性分配梁分布;

其中,所述弹簧的最小刚度为

式中,E为梁的弹性模量,I为梁的截面惯性矩,l为梁试件的跨度,δmax为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数;

所述沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数为

式中,ki为不同位置所需的弹簧刚度,kmin为弹簧的最小刚度,δi为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数;

模拟测试时,所述伺服液压千斤顶向所述刚性分配梁施加集中荷载,所述刚性分配梁与弹簧将集中荷载转换为均布荷载施加至所述简支梁试件。

10.根据权利要求9所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟装置,其特征在于,还包括:力传感器,所述力传感器用于监测所述伺服液压千斤顶施加的力;

反力地板,所述支座架设于所述反力地板上;

反力架,架设于反力地板上;所述伺服液压千斤顶与所述反力架连接,所述反力架与所述反力地板之间形成自平衡体系。