1.一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装方法,其特征在于,包括:模拟测试前,获取待测的简支梁试件在均布荷载和集中荷载的共同作用下的最大理论挠度;
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分配梁分布的弹簧的刚度分布系数;
根据弹簧沿分配梁的刚度分布系数,将若干不同刚度的所述弹簧依刚度分布系数布设于所述分配梁的底部,形成用于测试所述简支梁试件的弹簧分配梁;
其中,所述弹簧的最小刚度为
式中,E为简支梁试件的弹性模量,I为简支梁试件的截面惯性矩,δmax为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数,η为荷载集中度系数,ζ为等效荷载系数;
所述沿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,δi为沿简支梁试件跨度方向不同位置的相对位移系数,δmax为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数。
2.根据权利要求1所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法,其特征在于,所述获取简支梁试件在均布荷载作用下和集中荷载共同作用下的最大理论挠度的步骤包括: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;根据所述简支梁试件的跨度、单个集中荷载大小,得到单个集中荷载作用下所述简支梁试件所受的弯矩分布;根据所述简支梁试件的跨度、两个集中荷载大小,得到两个集中荷载作用下所述简支梁试件所受的弯矩分布;
根据均布荷载作用下的所述弯矩分布得到均布荷载挠曲线公式;根据单个集中荷载作用下的所述弯矩分布得到单个集中荷载挠曲线公式;根据两个集中荷载作用下的所述弯矩分布得到两个集中荷载挠曲线公式;
将所述简支梁试件不同位置参数分别带入所述均布荷载挠曲线公式、单个集中荷载挠曲线公式、两个集中荷载挠曲线公式中,分别得到均布荷载、单个集中荷载、两个集中荷载作用下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.不同荷载形式下的挠度系数χi
3.根据权利要求2所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法,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、单个集中荷载、两个集中荷载作用下的理论挠度系数得到均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度公式wi为式中,q为均布荷载大小,l为所述简支梁试件的跨度,χi为均布荷载和集中荷载作共同用时的挠度分布系数;
根据均布荷载和集中荷载共同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所述弹簧的刚度ki为以及所述弹簧的最小刚度kmin,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。
4.根据权利要求3所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法,其特征在于,所述确定沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数的步骤包括:根据均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度wi,确定在均布荷载和集中荷载共同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δi以及下式
确定所述弹簧沿所述分配梁的刚度分布系数,见表4,
表4.弹簧刚度沿简支梁试件跨度分布系数
不同跨度的所述简支梁试件在进行试验时,弹簧刚度布系数按表4线性内插给出。
5.根据权利要求4所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法,其特征在于,不同荷载形式下的挠度系数可由均布荷载作用下的挠度系数乘以单位荷载集中度系数,即其中,在均布荷载作用下,所述荷载集中度系数η取值为1;在一个集中荷载作用下,所述荷载集中度系数η取值为1.57;在两个集中荷载作用下,所述荷载集中度系数η取值为
1.35;在三个集中荷载作用下,所述荷载集中度系数η取值为1.27。
6.根据权利要求5所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法,其特征在于,所述等效荷载系数ζ为式中,p为集中荷载总值。
7.根据权利要求1所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法,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分配梁施加荷载,所述弹簧分配梁将所受的荷载转换为均布荷载,并通过所述弹簧向所述简支梁试件的一侧施加均布荷载,同时,向所述简支梁试件的另一侧施加集中荷载。
8.一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装置,权利要求1~7任一项所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同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;
弹簧分配梁,包括分配梁、等间距设于所述分配梁底部的若干不同刚度的弹簧,所述弹簧分配梁置放于所述简支梁试件上,且所述弹簧与所述简支梁试件的上表面接触;所述弹簧的最小刚度以及沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数由所述简支梁试件在均布荷载和集中荷载共同作用下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分配梁分布其中,所述弹簧的最小刚度为
式中,E为简支梁试件的弹性模量,I为简支梁试件的截面惯性矩,δmax为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数,η为荷载集中度系数,ζ为等效荷载系数;
所述沿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,δi为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数,δmax为沿梁跨度方向最大位置的相对位移系数;
均布荷载伺服液压千斤顶,设于所述弹簧分配梁的上方,对所述弹簧分配梁施加向下的荷载,所述分配梁与弹簧将所受的荷载转换为均布荷载,并施加至所述简支梁试件;
集中荷载伺服液压千斤顶,设于所述简支梁试件的下方,对所述简支梁试件施加向上的集中荷载。
9.根据权利要求8所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装置,其特征在于,还包括:力传感器,设有若干个,用于分别监测所述均布荷载伺服液压千斤顶、均布荷载伺服液压千斤顶施加的力;
反力地板,所述集中荷载伺服液压千斤顶与所述反力地板连接;
反力架,架设于所述反力地板上,所述反力架与所述反力地板之间形成自平衡体系;所述均布荷载伺服液压千斤顶与所述反力架连接。
10.根据权利要求8所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装置,其特征在于,所述集中荷载伺服液压千斤顶的数量为一个、两个或三个。