【技术实现步骤摘要】
求解多种梁的动荷因数实验装置及实验方法
本专利技术涉及力学专业材料力学教学实践领域，具体的说，涉及一种求解多种梁的动荷因数实验装置及实验方法。
技术介绍
要精确地分析被冲击物的冲击应力和变形，应考虑弹性体内应力波的传播，其计算较为复杂。在工程中，通常采用一种较为粗略但偏于安全的简化计算方法，作为被冲击物内冲击应力的估算。关于这方面的教学主要是理论教学，关于实验则比较少。本专利技术的实验模型则是弥补教学实验方面的不足。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种设计科学、结构合理、能完成多种梁的冲击实验、满足力学实验教学的需要的求解多种梁的动荷因数实验装置及实验方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：求解多种梁的动荷因数实验装置，包括第一实验台，第一实验台的左侧上一体成型有竖直凸台，竖直凸台的右侧面与第一实验台的右侧上表面垂直，竖直凸台的右侧面下侧部固定有U型铁皮箍件以形成竖直连接槽，第一实验台的右侧上表面右侧边中部开设有水平连接槽，水平连接槽的上侧和左侧敞口，水平连接槽的上侧前后两边部连接有平直型铁...
【技术保护点】
1.求解多种梁的动荷因数实验装置，其特征在于：包括第一实验台，第一实验台的左侧上一体成型有竖直凸台，竖直凸台的右侧面与第一实验台的右侧上表面垂直，竖直凸台的右侧面下侧部固定有U型铁皮箍件以形成竖直连接槽，第一实验台的右侧上表面右侧边中部开设有水平连接槽，水平连接槽的上侧和左侧敞口，水平连接槽的上侧前后两边部连接有平直型铁皮构件，第一实验台的右侧上表面还固定连接有第一竖直安装架，第一竖直安装架的上侧安装有第一夹持装置，竖直凸台的上表面设有轨道，轨道沿左右方向水平设置，轨道的左端固定有动力弹簧，轨道的右端延伸至竖直凸台的右侧边，轨道内滑动设有第一铅块，轨道的右端部设有测速仪，竖...
【技术特征摘要】
1.求解多种梁的动荷因数实验装置，其特征在于：包括第一实验台，第一实验台的左侧上一体成型有竖直凸台，竖直凸台的右侧面与第一实验台的右侧上表面垂直，竖直凸台的右侧面下侧部固定有U型铁皮箍件以形成竖直连接槽，第一实验台的右侧上表面右侧边中部开设有水平连接槽，水平连接槽的上侧和左侧敞口，水平连接槽的上侧前后两边部连接有平直型铁皮构件，第一实验台的右侧上表面还固定连接有第一竖直安装架，第一竖直安装架的上侧安装有第一夹持装置，竖直凸台的上表面设有轨道，轨道沿左右方向水平设置，轨道的左端固定有动力弹簧，轨道的右端延伸至竖直凸台的右侧边，轨道内滑动设有第一铅块，轨道的右端部设有测速仪，竖直连接槽、第一竖直安装架、第一夹持装置和轨道的中心线在左右方向上位于同一竖直平面内。2.根据权利要求1所述的求解多种梁的动荷因数实验装置，其特征在于：第一竖直安装架的上侧还设有施力装置，施力装置包括竖直连接板和螺杆，竖直连接板的上端安装在第一竖直安装架的上侧，竖直连接板的下端部设有左右通透的螺接孔，螺杆沿左右方向水平螺接在螺接孔中，螺杆的左端设有转动手柄，螺杆的右端设有压头，压头的端部设有压力传感器，竖直连接槽、第一竖直安装架、第一夹持装置和螺杆的中心线在左右方向上位于同一竖直平面内。3.根据权利要求2所述的求解多种梁的动荷因数实验装置，其特征在于：还包括第二实验台和梁杆件，第二实验台设置在第一实验台的右侧，第二实验台的高度低于第一实验台的右侧高度，第二实验台的上表面左侧部固定安装有第一蜗轮蜗杆装置、第二蜗轮蜗杆装置和第二竖直安装架，第一蜗轮蜗杆装置和第二蜗轮蜗杆装置前后并列且均位于第二竖直安装架的左侧，第一蜗轮蜗杆装置上设有第一升降机，第一升降机上安装有电动夹爪，电动夹爪沿前后水平方向设置，第一蜗轮蜗杆装置驱动第一升降机上下移动，电动夹爪的后侧夹持有第二铅块，第二蜗轮蜗杆装置上设有第二升降机，第二升降机上安装有激光感应幕布，激光感应幕布沿左右方向竖直设置，第二蜗轮蜗杆装置驱动第二升降机上下移动，激光感应幕布位于第二铅块的后方，第二竖直安装架的顶部安装有第二夹持装置，第二实验台的上表面安装有位于第二竖直安装架右侧的第三蜗轮蜗杆装置，第三蜗轮蜗杆装置上设有第三升降机，第三升降机的顶部安装有滚动支座，第三蜗轮蜗杆装置驱动第三升降机上下移动，水平连接槽、第二铅块、第二夹持装置和滚动支座的中心线在左右方向上位于同一竖直平面内；梁杆件为钢制杆件，梁杆件装配在第一实验台和/或第二实验台上。4.根据权利要求3所述的求解多种梁的动荷因数实验装置，其特征在于：第一铅块和第二铅块均为四方体结构，第一铅块的右侧面和第二铅块的下侧面均嵌设有磁块，第二铅块的顶部设有激光发射器，激光感应幕布位于激光发射器的后方，激光发射器的发射端水平朝后设置。5.根据权利要求4所述的求解多种梁的动荷因数实验装置，其特征在于：第一夹持装置包括第一U型底座、两个第一伸缩夹头和一个第一测距仪，第一U型底座的下侧、前侧和后侧均敞口，第一U型底座的上侧面固定连接在第一竖直安装架的上侧，两个第一伸缩夹头分别对应设置在第一U型底座的左右两侧内壁上，第一测距仪的底部固定连接在第一U型底座的左侧内壁上，第一测距仪的测试探头水平朝右设置；第二夹持装置包括第二U型底座、两个第二伸缩夹头和一个第二测距仪，第二U型底座的前侧、左侧和右侧均敞口，第二U型底座的下侧面固定连接在第二竖直安装架的上侧面，两个第二伸缩夹头分别对应设置在第二U型底座的上下两侧内壁上，第二测距仪的底部固定连接在第二U型底座的上侧内壁上，第二测距仪的测试探头垂直朝下设置。6.如权利要求5中所述的求解多种梁的动荷因数实验装置的实验方法，其特征在于：包括四种实验模式：第一种实验模式：将梁杆件的一端固定连接在第一实验台上的水平连接槽中，形成水平悬臂梁，求解水平悬臂梁的动荷因数；第二种实验模式：将梁杆件的一端固定连接在第一实验台上的竖直连接槽中，形成竖直悬臂梁，求解竖直悬臂梁的动荷因数；第三种实验模式：将梁杆件的两端分别放置在第一实验台上的水平连接槽和第二实验台上的滚动支座上，形成水平简支梁，求解水平简支梁的动荷因数；第四种实验模式：将梁杆件的一端固定在第一实验台上的水平连接槽中，另一端放置在第二实验台上的滚动支座上，形成一次超静定梁，求解一次超静定梁的动荷因数。7.根据权利要求6所述的求解多种梁的动荷因数实验装置的实验方法，其特征在于：第一种实验模式的步骤具体为：ⅰ.检查实验设备，确认实验设备运行良好；ⅱ.将梁杆件沿左右方向水平放置，并通过平直型铁皮箍件和螺钉将梁杆件的左端固定连接在水平连接槽中，从而使梁杆件形成水平悬臂梁，此时，梁杆件的右侧水平横置在第二夹持结构的两个第二伸缩夹头之间并穿过第二夹持结构，梁杆件的中部与电动夹爪上的第二铅块上下对应，在梁杆件的中部下侧面设有应变片；ⅲ.电动夹爪夹紧第二铅块，通过第一蜗轮蜗杆装置调节第一升降机，进而调节电动夹爪，使铅块与水平悬臂梁的上侧面接触并且水平悬臂梁处于未受力的临界状态，再通过第二蜗轮蜗杆装置调节第二升降机，进而调节激光感应幕布的高度至合适位置，第二铅块顶部的激光发射器向后发射激光正好照射在激光感应幕布的前侧面；ⅳ.实验设备调节好后，再通过第一蜗轮蜗杆装置将第二铅块升至任意高度；ⅴ.电动夹爪松开第二铅块，第二铅块向下自由落体，对水平悬臂梁的上侧面中部做竖直冲击，由于第二铅块的下侧面嵌设有磁块，磁块能够吸附在水平悬臂梁上，从而保证第二铅块与水平悬臂梁接触后始终贴合在一起，竖直冲击实验开始，水平悬臂梁在第二铅块的冲击下向下弯曲，第二测距仪实时测量水平悬臂梁向下弯曲时与第二测距仪测试探头对应位置所产生的竖直位移，当第二测距仪测量的位移数值减小时，启动第二夹持结构，两个第二伸缩夹头将水平悬臂梁夹紧，完成一次竖直冲击水平悬臂梁实验，计算机记录此过程中水平悬臂梁下侧面上的应变片所采集的最大应力值ε1；ⅵ.重复步骤ⅲ、ⅳ、ⅴ完成至少三次竖直冲击水平悬臂梁的实验；ⅶ.将第二铅块作为静载荷水平放置在水平悬臂梁上侧面受竖直冲击的位置，计算机记录此时水平悬臂梁下侧面上的应变片所采集的应力值ε2；ⅷ.重复步骤ⅶ至少三次；ⅸ.求ε1的平均值εd和ε2的平均值εst；ⅹ.求水平悬臂梁在受竖直冲击荷载时由理论计算得到的动荷因数Kd1和由实验数据计算得到的动荷因数Kd2：（1）式（1）中：Δst为水平悬臂梁在第二铅块的静载荷作用下受力点向下弯曲的理论位移，P为第二铅块的重量，L为第二铅块作为静载荷放置在水平悬臂梁上时与第一实验台的水平距离，E为水平悬臂梁的弹性模量，I为水平悬臂梁的惯性矩；（2）式（2）中：h为第二铅块自由落体的高度，h值等于激光发射器投射在激光感应幕布上的点在竖直方向位置信号通过计算机控制系统转换而输出的数值最大值与最小值的差值；（3）；将Kd1和Kd2的数值作比较，若两者误差较小，则由理论计算得到的动荷因数Kd1是值得信服的。8.根据权利要求6所述的求解多种梁的动荷因数实验装置的实验方法，其特征在于：第二种实验模式的步骤具体为：ⅰ.检查实验设备，确认实验设备运行良好...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔺海晓，冯鑫，潘求余，邵元元，刘志红，蔺钰珂，于春光，郭帅房，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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