本實(shí)用新型涉及一種高等院校《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的教學(xué)教具，特別涉及一種多功能結(jié)點(diǎn)，屬于土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

實(shí)際土木工程結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，完全按照結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行力學(xué)分析是不可能的，也是不必要的。在結(jié)構(gòu)力學(xué)中，將實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化是力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，尤為重要。結(jié)構(gòu)簡化包括：結(jié)構(gòu)體系的簡化、桿件的簡化、桿件間連接的簡化以及結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化、材料的簡化和荷載的簡化等。

其中，桿件間的連接簡化為結(jié)點(diǎn)。單結(jié)點(diǎn)通常簡化為兩種理想情形：一種是鉸結(jié)點(diǎn)，被連接的桿件在連接處不能相對移動(dòng)，但可相對轉(zhuǎn)動(dòng)，即可以傳遞力，但不能傳遞力矩；另一種是剛結(jié)點(diǎn)，被連接的桿件在連接處既不能相對移動(dòng)，又不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)，即可以傳遞力，也可以傳遞力矩。

為更加形象理解剛結(jié)點(diǎn)和鉸結(jié)點(diǎn)的連接形式和受力特點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種多功能結(jié)點(diǎn)幫助學(xué)生理解，走好學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的第一步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在設(shè)計(jì)一種多功能結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)桿件與桿件之間的剛接和鉸接，使學(xué)生們更加深入理解桿件與桿件之間的連接。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)的多功能結(jié)點(diǎn)包括桿件1、剛結(jié)點(diǎn)插銷2、鉸結(jié)點(diǎn)插銷3和組合結(jié)點(diǎn)插銷4。

所述桿件1為中間薄、兩端厚的矩形薄片桿件，桿件兩端具有花鍵孔；所述的花鍵孔的大徑、小徑、鍵寬和鍵數(shù)與剛結(jié)點(diǎn)插銷2的花鍵相同，用于連接剛結(jié)點(diǎn)插銷2和桿件1，剛結(jié)點(diǎn)插銷2隨桿件1的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的花鍵孔小徑與鉸結(jié)點(diǎn)插銷3直徑相同，用于連接桿件1和鉸結(jié)點(diǎn)插銷3，桿件1繞鉸結(jié)點(diǎn)插銷3轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述剛結(jié)點(diǎn)插銷2的中部為花鍵軸承，兩端具有螺紋；剛結(jié)點(diǎn)插銷2插入桿件1的花鍵孔，其兩端通過螺紋固定螺絲，防止桿件1滑落。兩個(gè)桿件1通過剛結(jié)點(diǎn)插銷2連接,兩個(gè)桿件1之間的角度為30度或30度的整數(shù)倍。

所述的鉸結(jié)點(diǎn)插銷3的中部為光滑圓柱體，兩端具有螺紋；鉸結(jié)點(diǎn)插銷3插入桿件1的花鍵孔，其兩端通過螺紋固定螺絲，防止桿件1滑落。

所述組合結(jié)點(diǎn)插銷4的中間部分一半是光滑圓柱體，另一半是花鍵軸承；組合結(jié)點(diǎn)插銷4兩端具有螺紋；組合結(jié)點(diǎn)插銷4插入桿件1的花鍵孔，其兩端通過螺紋固定螺絲，防止桿件1滑落。

所述的兩個(gè)桿件1通過剛結(jié)點(diǎn)插銷2連接，形成剛結(jié)點(diǎn)，兩個(gè)桿件1在剛結(jié)點(diǎn)插銷2處既不能相對移動(dòng)，也不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的兩個(gè)桿件1通過鉸結(jié)點(diǎn)插銷3連接，形成鉸結(jié)點(diǎn)，兩個(gè)桿件1在鉸結(jié)點(diǎn)插銷3處不能相對移動(dòng)，但能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的兩個(gè)桿件1的一端分別通過組合結(jié)點(diǎn)插銷4的花鍵軸部位相連，再通過組合結(jié)點(diǎn)插銷4的光滑圓柱體部位與第三個(gè)桿件1的一端相連，三個(gè)桿件的另一端不做處理,形成組合結(jié)點(diǎn)；與組合結(jié)點(diǎn)插銷4的花鍵軸部位相連的兩個(gè)桿件1在組合結(jié)點(diǎn)插銷4處既不能相對移動(dòng)，也不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)，第三個(gè)桿件1相對于另外兩個(gè)桿件1在組合結(jié)點(diǎn)插銷4處不能相對移動(dòng)，但能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的三個(gè)桿件1首尾依次通過鉸結(jié)點(diǎn)插銷3相連，組成三角形鉸接無多余約束的幾何不變體系；所述的四個(gè)桿件1首尾依次通過剛結(jié)點(diǎn)插銷2相連,組成方形有多余約束的幾何不變體系；所述的一個(gè)桿件1的兩端分別通過剛結(jié)點(diǎn)插銷2與另外兩個(gè)桿件1相連，組成“C”形剛接無多余約束的幾何不變體系。

所述的四個(gè)桿件1首尾依次通過鉸結(jié)點(diǎn)插銷3相連，組成方形幾何常變體系。所述的六個(gè)桿件1的首尾依次通過三個(gè)鉸結(jié)點(diǎn)插銷3和三個(gè)剛結(jié)點(diǎn)插銷2相連，組成矩形幾何瞬變體系，一個(gè)桿件1形成短邊，兩個(gè)桿件1形成長邊。

本實(shí)用新型的有益效果為：設(shè)計(jì)三個(gè)不同的結(jié)點(diǎn)，包括剛結(jié)點(diǎn)、鉸結(jié)點(diǎn)和組合結(jié)點(diǎn)。通過不同的結(jié)點(diǎn)連接桿件組成幾何不變體系和幾何可變體系，更好分析結(jié)構(gòu)幾何組成。

附圖說明

圖1為剛結(jié)點(diǎn)插銷詳圖。

圖2為鉸結(jié)點(diǎn)插銷詳圖。

圖3為組合結(jié)點(diǎn)插銷詳圖。

圖4為桿件平面圖。

圖5為剛結(jié)點(diǎn)裝配圖。

圖6為鉸結(jié)點(diǎn)裝配圖。

圖7為組合結(jié)點(diǎn)裝配圖。

圖8為鉸接無多余約束的幾何不變體系裝配圖。

圖9為剛接無多余約束的幾何不變體系裝配圖。

圖10為有多余約束的幾何不變體系裝配圖。

圖11為幾何常變體系裝配圖。

圖12為幾何瞬變體系裝配圖。

圖中：1桿件；2剛結(jié)點(diǎn)插銷；3鉸結(jié)點(diǎn)插銷；4組合結(jié)點(diǎn)插銷。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)三個(gè)不同的結(jié)點(diǎn)，包括剛結(jié)點(diǎn)(如圖5所示)、鉸結(jié)點(diǎn)(如圖6所示)和組合結(jié)點(diǎn)(如圖7所示)。通過不同的結(jié)點(diǎn)連接桿件組成幾何不變體系和幾何可變體系，更好分析結(jié)構(gòu)幾何組成。

實(shí)施例1：幾何不變體系

圖8為鉸接無多余約束的幾何不變體系裝配圖，三個(gè)桿件1首尾依次通過鉸結(jié)點(diǎn)插銷3相連，組成三角形鉸接無多余約束的幾何不變體系。

圖9為剛接無多余約束的幾何不變體系裝配圖，一個(gè)桿件1的兩端分別通過剛結(jié)點(diǎn)插銷2與另外兩個(gè)桿件1相連，組成“C”形剛接無多余約束的幾何不變體系。

圖10為有多余約束的幾何不變體系裝配圖。四個(gè)桿件1首尾依次通過剛結(jié)點(diǎn)插銷2相連，形成方形有多余約束的幾何不變體系。

實(shí)施例2：幾何可變體系

圖11為幾何常變體系裝配圖，三個(gè)桿件首尾依次通過鉸結(jié)點(diǎn)插銷3相連。

圖12為幾何瞬變體系裝配圖。所述的六個(gè)桿件1的首尾依次通過三個(gè)鉸結(jié)點(diǎn)插銷3和三個(gè)剛結(jié)點(diǎn)插銷2相連，組成矩形幾何瞬變體系，一個(gè)桿件1形成短邊，兩個(gè)桿件1形成長邊。