專利名稱：薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模擬裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模擬 裝置以及應(yīng)用該裝置進(jìn)行的邊界模擬方法。
背景技術(shù)：
薄壁圓柱殼廣泛應(yīng)用于土木工程中的各類殼體結(jié)構(gòu)，如儲罐、筒倉、塔桅、煙囪以 及管道等。建造在軟土地基上的大型圓柱殼容易產(chǎn)生各種變形，其中殼周不均勻沉降對殼 體穩(wěn)定最為不利。薄壁圓柱殼分為浮頂殼體和固頂殼體。薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗對邊界條件 十分敏感，因此薄壁圓柱殼頂部和底部邊界準(zhǔn)確模擬非常重要，這對實驗裝置提出了要求， 但是，目前尚未有進(jìn)行薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗的邊界模擬裝置的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模 擬裝置及方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模擬裝置，它包括中央支撐桿、上圓環(huán)板、可拆卸 式下圓環(huán)板和套筒。上圓環(huán)板通過套筒固定在中央支撐桿上，中央支撐桿的端部與可拆卸 式下圓環(huán)板通過螺紋旋接，上圓環(huán)板和可拆卸式下圓環(huán)板半徑相同。其中，所述可拆卸式下 圓環(huán)板包括四個四分之一外圓環(huán)和一個中間連接體，中間連接體通過四個連接鋼板分別與 四個四分之一外圓環(huán)可拆卸式連接。一種上述裝置進(jìn)行的邊界模擬方法，它包括如下步驟
(1)通過螺栓和連接鋼板將四個四分之一外圓環(huán)和一個中間連接體連接在一起，組成 可拆卸式下圓環(huán)板，將中央支撐桿插入可拆卸式下圓環(huán)板的中心螺紋孔，再將上圓環(huán)板套 入中央支撐桿后用套筒固定。(2)利用上圓環(huán)板和可拆卸式下圓環(huán)板作為模板，將薄壁材料形成薄壁圓柱殼模型。(3)將玻璃膠涂于薄壁圓柱殼模型外圓周底部，玻璃膠凝固后，旋開螺栓，將四個 四分之一外圓環(huán)內(nèi)移，再在薄壁圓柱殼模型內(nèi)圓周凃上玻璃膠，形成底部固定邊界條件。(4)移走上圓環(huán)板模擬浮頂殼體；或?qū)⒈”趫A柱殼模型頂部固定于上圓環(huán)板外，形 成頂部固定邊界條件，從而模擬固頂殼體。本發(fā)明具有的有益效果是通過這套薄壁圓柱殼邊界條件模擬裝置，將其作為模 板可以制作薄壁圓柱殼模型，并很好地形成薄壁圓柱殼模型頂部和底部固定邊界，能夠模 擬固頂殼體和浮頂殼體。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而且可以假定制作的薄壁圓柱殼沒有初 始應(yīng)力，只有很小的幾何初始缺陷，適用于薄壁圓柱殼的試驗研究。


圖1是本發(fā)明的主視圖；圖2是上圓環(huán)板的平面圖； 圖3是可拆卸式下圓環(huán)板的平面圖中1、薄壁圓 柱殼模型，2、中央支撐桿，3、上圓環(huán)板，4、可拆卸式下圓環(huán)板，5、套筒， 6、連接鋼板，7、螺栓，8、四分之一外圓環(huán)，9、中間連接體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模擬裝置包括中央支撐桿2、 上圓環(huán)板3、可拆卸式下圓環(huán)板4和套筒5。其中，上圓環(huán)板3通過套筒5固定在中央支撐 桿2上，中央支撐桿2的端部與可拆卸式下圓環(huán)板4通過螺紋旋接，上圓環(huán)板3和可拆卸式 下圓環(huán)板4半徑相同。圖2所示為上圓環(huán)板3的結(jié)構(gòu)，其主要由一個外圓環(huán)和一個十字加強(qiáng)肋一體形成。 十字加強(qiáng)肋的中間有一個孔，中央支撐桿2穿過該孔后由套筒5固定。如圖3所示，可拆卸式下圓環(huán)板4包括四個四分之一外圓環(huán)8和一個中間連接體 9，中間連接體9通過四個連接鋼板6分別與四個四分之一外圓環(huán)8可拆卸式連接。連接鋼 板6與中間連接體9和四分之一外圓環(huán)8之間均通過螺栓7連接。中間連接體9中心有一 中心螺紋孔，中央支撐桿2的端部旋入該螺紋孔。應(yīng)用上述裝置進(jìn)行的邊界模擬方法，包括如下步驟
1、通過螺栓7和連接鋼板6將四個四分之一外圓環(huán)8和一個中間連接體9連接在一起， 組成可拆卸式下圓環(huán)板4，將中央支撐桿2插入可拆卸式下圓環(huán)板4的中心螺紋孔，再將上 圓環(huán)板3套入中央支撐桿2后用套筒5固定。2、利用上圓環(huán)板3和可拆卸式下圓環(huán)板4作為模板，將薄壁材料形成薄壁圓柱殼 模型1。薄壁材料為矩形，繞著上圓環(huán)板3和可拆卸式下圓環(huán)板4卷成圓桶狀的薄壁 圓柱殼模型1。薄壁圓柱殼模型1可以由聚酯薄膜等塑料制作而成。3、將玻璃膠涂于薄壁圓柱殼模型1外圓周底部，玻璃膠凝固后，旋開螺栓7，將四 個四分之一外圓環(huán)8內(nèi)移，再在薄壁圓柱殼模型1內(nèi)圓周凃上玻璃膠，形成底部固定邊界條 件。4、移走上圓環(huán)板3模擬浮頂殼體；或?qū)⒈”趫A柱殼模型1頂部固定于上圓環(huán)板3 夕卜，形成頂部固定邊界條件，從而模擬固頂殼體。
權(quán)利要求
1.. 一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模擬裝置，其特征在于，它包括中央支撐桿 (2)、上圓環(huán)板(3)、可拆卸式下圓環(huán)板(4)和套筒(5)等；上圓環(huán)板(3)通過套筒(5)固定在 中央支撐桿(2)上，中央支撐桿(2)的端部與可拆卸式下圓環(huán)板(4)通過螺紋旋接，上圓環(huán) 板(3)和可拆卸式下圓環(huán)板(4)半徑相同；其中，所述可拆卸式下圓環(huán)板(4)包括四個四分 之一外圓環(huán)(8)和一個中間連接體(9)，中間連接體(9)通過四個連接鋼板(6)分別與四個 四分之一外圓環(huán)(8)可拆卸式連接。
2. 一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行的邊界模擬方法，其特征在于，它包括如下步驟(1)通過螺栓(7)和連接鋼板(6)將四個四分之一外圓環(huán)(8)和一個中間連接體(9)連 接在一起，組成可拆卸式下圓環(huán)板(4)，將中央支撐桿(2)插入可拆卸式下圓環(huán)板(4)的中 心螺紋孔，再將上圓環(huán)板(3)套入中央支撐桿(2)后用套筒(5)固定；(2)利用上圓環(huán)板(3)和可拆卸式下圓環(huán)板(4)作為模板，將薄壁材料形成薄壁圓柱殼 模型(1);(3)將玻璃膠涂于薄壁圓柱殼模型(1)外圓周底部，玻璃膠凝固后，旋開螺栓(7)，將四 個四分之一外圓環(huán)(8)內(nèi)移，再在薄壁圓柱殼模型(1)內(nèi)圓周凃上玻璃膠，形成底部固定邊 界條件；(4)移走上圓環(huán)板(3)模擬浮頂殼體；或?qū)⒈”趫A柱殼模型(1)頂部固定于上圓環(huán)板 (3 )外，形成頂部固定邊界條件，從而模擬固頂殼體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)試驗中的邊界模擬裝置及方法,該裝置包括中央支撐桿、上圓環(huán)板和可拆卸式下圓環(huán)板。將上圓環(huán)板和下圓環(huán)板作為模板制作薄壁圓柱殼模型，在薄壁圓柱殼模型底部利用玻璃膠涂于底部邊界，松開可拆卸式式下圓環(huán)板上的螺栓將下圓環(huán)板內(nèi)移，在模型內(nèi)側(cè)凃一圈同樣的玻璃膠，形成底部固定邊界條件，在薄壁圓柱殼頂部利用鋁帶將薄壁圓柱殼模型頂部固定于上圓環(huán)板，可形成頂部固定邊界條件。該裝置可以靈活拆卸，具有在試件制作過程中充當(dāng)模板和形成試件底部和頂部邊界條件的兩種作用。當(dāng)放松頂部邊界時，可以模擬浮頂殼體；當(dāng)約束頂部邊界時，可以模擬固頂殼體。
文檔編號G01M13/00GK102141466SQ20101059869
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者楊勇, 趙陽 申請人:浙江大學(xué)