一种用于展示结构振动及控制的教具制造技术

本发明专利技术提供了一种用于展示结构振动及控制的教具，包括一底板、设置于所述底板上的第一结构、第二结构及第三结构；第一结构包括第一刚度提供件及第一观察件，第一观察件设置于第一刚度提供件的一端，第一刚度提供件的另一端固定于所述底板；第二结构包括第二刚度提供件及第二观察件，所述第二观察件设置于第二刚度提供件的一端，第二刚度提供件的另一端固定于所述底板；第三结构包括第三刚度提供件、阻尼提供件及第三观察件；第三观察件设置于第三刚度提供件及阻尼提供件的一端，第三刚度提供件及阻尼提供件的另一端固定于所述底板；应用本技术方案，学生可以直观地观察到各个结构在不同条件下的振动反应。

A Teaching Aid for Displaying Structural Vibration and Control

【技术实现步骤摘要】
一种用于展示结构振动及控制的教具
本专利技术涉及教学用具领域，具体是指一种用于展示结构振动及控制的教具。
技术介绍
随着学科的发展，结构的振动与控制已经成为土木工程及相关领域中两个重要的组成部分，它们的联系越来越密切。结构振动即在结构上施加一个动力荷载，这个荷载引起的结构的振动，结构的控制即对结构振动的控制。在地震过程中，工程结构会因剧烈的动力荷载的作用受到一定程度的破坏，因此土木工程结构振动控制受到了人们的关注。为了让学生们对结构振动与控制的相关方面有所了解，利用教具是帮助学生学习相关课程内容的重要途径。现在几乎没有结构振动及控制展示的教具。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于展示结构振动及控制的教具，学生可以直观地观察到各个结构在不同条件下的振动反应。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于展示结构振动及控制的教具，包括一底板、设置于所述底板上的第一结构、第二结构及第三结构；所述第一结构包括第一刚度提供件及第一观察件，所述第一观察件设置于所述第一刚度提供件的一端，所述第一刚度提供件的另一端固定于所述底板；所述第二结构包括第二刚度提供件及第二观察件，所述第二观察件设置于所述第二刚度提供件的一端，所述第二刚度提供件的另一端固定于所述底板；所述第三结构包括第三刚度提供件、阻尼提供件及第三观察件；所述第三观察件设置于所述第三刚度提供件及阻尼提供件的一端，所述第三刚度提供件及阻尼提供件的另一端固定于所述底板；所述第一观察件、第二观察件及第三观察件的质量及大小均相同；所述第一刚度提供件的刚度小于所述第二刚度提供件的刚度，所述第二刚度提供件的刚度等于所述第三刚度提供件的刚度；在低频振动作用下，对比所述第一结构与第二结构，所述第一结构振动反应大；在高频振动作用下，对比所述第一结构与第二结构，所述第二结构振动反应大；在相同振动输入下，对比所述第二结构与第三结构，所述第三结构振动反应小。在一较佳的实施例中，所述底板背向所述第一结构、第二结构及第三结构的一面设置有滚动轮。在一较佳的实施例中，振动所述底板，使所述底板随所述滚动轮的滚动而运动；振动所述底板的频率高，所述第一结构、第二结构及第三结构被高频振动作用；振动所述底板的频率低，所述第一结构、第二结构及第三结构被低频振动作用。在一较佳的实施例中，所述第一观察件、第二观察件及第三观察件具体为质量及大小均相同的橡胶球。在一较佳的实施例中，所述第一刚度提供件具体为一根不锈钢杆，所述第二刚度提供件及第三刚度提供件具体分别为并排设置的两根不锈钢杆。在一较佳的实施例中，所述阻尼提供件具体为铅丝杆；所述铅丝杆设置于所述第三刚度提供件的两根不锈钢杆之间并与所述不锈钢杆并排设置。在一较佳的实施例中，所述底板上还设置有不锈钢参考件及铅丝参考件，所述不锈钢参考件及铅丝参考件的一端固定于所述底板上。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：本专利技术提供了一种用于展示结构振动及控制的教具，由于有第一结构与第二结构的对比，以及第二结构与第三结构的对比，利用该教具，学生可以直观的观察到相同质量和振动输入下，不同刚度的结构其振动响应规律；相同质量相同刚度，不同阻尼，在相同振动输入下振动响应规律。另外，该教具小巧便捷，便于教师携带到教室进行展示。附图说明图1为本专利技术优选实施例中用于展示结构振动及控制的教具的整体结构正面示意图；图2为本专利技术优选实施例中用于展示结构振动及控制的教具的整体结构侧面示意图。具体实施方式下文结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。一种用于展示结构振动及控制的教具，参考图1至2，包括一底板4、设置于所述底板4上的第一结构10、第二结构20及第三结构30；所述第一结构10包括第一刚度提供件及第一观察件11，所述第一观察件11设置于所述第一刚度提供件的一端，所述第一刚度提供件的另一端固定于所述底板4；所述第二结构20包括第二刚度提供件及第二观察件12，所述第二观察件12设置于所述第二刚度提供件的一端，所述第二刚度提供件的另一端固定于所述底板4；所述第三结构30包括第三刚度提供件、阻尼提供件及第三观察件13；所述第三观察件13设置于所述第三刚度提供件及阻尼提供件的一端，所述第三刚度提供件及阻尼提供件的另一端固定于所述底板4；所述第一观察件11、第二观察件12及第三观察件13的质量及大小均相同；所述第一刚度提供件的刚度小于所述第二刚度提供件的刚度，所述第二刚度提供件的刚度等于所述第三刚度提供件的刚度；为了方便振动输入以及便于携带，所述底板4背向所述第一结构10、第二结构20及第三结构30的一面设置有滚动轮7。振动所述底板4，使所述底板4随所述滚动轮7的滚动而运动；振动所述底板4的频率高，所述第一结构10、第二结构20及第三结构30被高频振动作用；振动所述底板4的频率低，所述第一结构10、第二结构20及第三结构30被低频振动作用。还可以省略此滚动轮7，让底板4的底面与桌面直接摩擦。在本实施例中，所述第一观察件11、第二观察件12及第三观察件13具体为质量及大小均相同的橡胶球。所述第一刚度提供件具体为一根不锈钢杆2，所述第二刚度提供件及第三刚度提供件具体分别为并排设置的两根不锈钢杆2。所述阻尼提供件具体为铅丝杆3；所述铅丝杆3设置于所述第三刚度提供件的两根不锈钢杆2之间并与所述不锈钢杆2并排设置。为了展示不锈钢杆2与铅丝杆3特性的不同，所述底板4上还设置有不锈钢参考件5及铅丝参考件6，所述不锈钢参考件5及铅丝参考件6的一端固定于所述底板4上。所述不锈钢参考件5、铅丝参考件6及不锈钢杆2、铅丝杆3的一端通过强力胶固定或其他固定方式固定于所述底板4上；所述不锈钢杆2及铅丝杆3的另一端也通过强力胶或其他固定方式固定所述橡胶球。所述不锈钢参考件5与不锈钢杆2材质相同，所述不锈钢参考件5与不锈钢杆2的变形是可恢复的弹性变形，所述铅丝参考件6与铅丝杆3的变形不可恢复，属于塑性变形。在低频振动作用下，对比所述第一结构10与第二结构20，观察第一观察件11与第二观察件12，即橡胶球的振动幅度，发现第一结构10的橡胶球振动幅度比所述第二结构20的橡胶球振动幅度大，说明第一结构10的振动反应大；说明在同样不带阻尼的情况下，刚度较小的第一结构10在低频振动输入下，其振动反应大于刚度较大的第二结构20。在高频振动作用下，对比所述第一结构10与第二结构20，观察第一观察件11与第二观察件12，即橡胶球的振动幅度，发现第二结构20的橡胶球振动幅度比所述第一结构10的橡胶球振动幅度大，说明所述第二结构20振动反应大；说明在同样不带阻尼的情况下，刚度较大的第二结构20在高频振动输入下，其振动反应大于刚度较小的第一结构10。在相同振动输入下，对比所述第二结构20与第三结构30，观察第二观察件12与第三观察件13，即橡胶球的振动幅度，发现第二结构20的橡胶球振动幅度比所述第三结构10的橡胶球振动幅度大，说明所述第三结构30振动反应小；说明在相同刚度的情况下，带阻尼的第三结构30在相同振动输入下，其振动反应小于不带阻尼的第二结构20。本专利技术提供了一种用于展示结构振动及控制的教具，由于有第一结构10与第二结构20的对比，以及第二结构20与第三结构的对比，利用该教具，学生可以直观的观察到相同质量和振动输入下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于展示结构振动及控制的教具，其特征在于包括一底板、设置于所述底板上的第一结构、第二结构及第三结构；所述第一结构包括第一刚度提供件及第一观察件，所述第一观察件设置于所述第一刚度提供件的一端，所述第一刚度提供件的另一端固定于所述底板；所述第二结构包括第二刚度提供件及第二观察件，所述第二观察件设置于所述第二刚度提供件的一端，所述第二刚度提供件的另一端固定于所述底板；所述第三结构包括第三刚度提供件、阻尼提供件及第三观察件；所述第三观察件设置于所述第三刚度提供件及阻尼提供件的一端，所述第三刚度提供件及阻尼提供件的另一端固定于所述底板；所述第一观察件、第二观察件及第三观察件的质量及大小均相同；所述第一刚度提供件的刚度小于所述第二刚度提供件的刚度，所述第二刚度提供件的刚度等于所述第三刚度提供件的刚度；在低频振动作用下，对比所述第一结构与第二结构，所述第一结构振动反应大；在高频振动作用下，对比所述第一结构与第二结构，所述第二结构振动反应大；在相同振动输入下，对比所述第二结构与第三结构，所述第三结构振动反应小。

【技术特征摘要】
1.一种用于展示结构振动及控制的教具，其特征在于包括一底板、设置于所述底板上的第一结构、第二结构及第三结构；所述第一结构包括第一刚度提供件及第一观察件，所述第一观察件设置于所述第一刚度提供件的一端，所述第一刚度提供件的另一端固定于所述底板；所述第二结构包括第二刚度提供件及第二观察件，所述第二观察件设置于所述第二刚度提供件的一端，所述第二刚度提供件的另一端固定于所述底板；所述第三结构包括第三刚度提供件、阻尼提供件及第三观察件；所述第三观察件设置于所述第三刚度提供件及阻尼提供件的一端，所述第三刚度提供件及阻尼提供件的另一端固定于所述底板；所述第一观察件、第二观察件及第三观察件的质量及大小均相同；所述第一刚度提供件的刚度小于所述第二刚度提供件的刚度，所述第二刚度提供件的刚度等于所述第三刚度提供件的刚度；在低频振动作用下，对比所述第一结构与第二结构，所述第一结构振动反应大；在高频振动作用下，对比所述第一结构与第二结构，所述第二结构振动反应大；在相同振动输入下，对比所述第二结构与第三结构，所述第三结构振动反应小。2.根据权利要求1所述的一种用于展示结构振动及控制的教具，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，李鑫，陈荣淋，明皓，黄泽伟，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35