[发明专利]一种剪切支持刚度模拟装置

权利要求书

1.一种剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，包括立柱支架(1)、固定铰支座(2)、剪切梁(3)、活动铰支座(4)、剪切杆组件(5)以及加载座(6)，其中：

所述立柱支架(1)固定于承力地坪上，固定铰支座(2)安装在立柱支架(1)的上部，在固定铰支座(2)下方的立柱支架(1)上设置有位置在纵向能调节的活动铰支座(4)；所述剪切梁(3)的上端铰接安装在固定铰支座(2)上，所述活动铰支座(4)上具有一个卡套，剪切梁(3)穿过卡套，且在剪切梁(3)的下端通过所述加载座(6)铰接有剪切杆组件(5)；

所述剪切支持刚度模拟装置设置多个，标定时所需要的附属机构还包括：翼面结构(7)、底架、支持铰支座(8)以及多个站位接头(9)；其中，每个站位接头(9)安装于翼面结构(7)上预定的站位处，每个站位接头(9)的侧面均通过约束单耳(11)连接一套剪切支持刚度模拟装置的剪切杆组件(5)；在每个站位接头(9)上通过夹板(10)设置一个标定梁(12)，标定梁侧面的上端、下端各设置一个加载点；所述翼面结构(7)通过对称设置的支持铰支座(8)安装在底座(14)上。

2.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，所述剪切梁(3)的截面尺寸满足：

其中，b表示剪切梁(3)截面的宽度；h表示剪切梁(3)截面高度；[σ]表示弯曲需用应力；F表示剪切梁(3)所受到的剪切载荷；L表示剪切梁(3)的外伸出活动铰支座(4)的长度。

3.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，各站位之间的整体刚度比误差小于5％，表示为：

式中：K_si—站位i的实际刚度；K_s0—基准站位的实际刚度；K_li—站位i的理论刚度；K_l0—基准站位的理论刚度。

4.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，通过强度条件和刚度条件确定剪切梁(3)截面尺寸的边界，通过调整梁宽度b和厚度h的值，使各站位处剪切刚度满足任务书要求并预留足够刚度调整空间，保证各站位的刚度调整范围不小于±50％。

5.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，所述剪切杆组件(5)在构型参数设计时，应保证剪切杆组件(5)变形量级小于剪切梁(3)变形两个数量级，当剪切杆承受的轴向力为F时，剪切杆变形为：

式中：L表示剪切杆组件(5)长度，A表示剪切杆截面面积，r表示剪切杆组件(5)圆截面半径，E表示弹性模量；

通过调整剪切杆参数L、r，使剪切杆变形小于剪切梁(3)变形的1％。

6.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，在剪切梁(3)组件的至少两个截面上均布4个应变单片，在刚度标定前，将剪切杆组件(5)在试验机上进行单独的载荷-应变标定，并以标定得到的载荷-应变曲线作为站位接头(9)载荷的反推基准。

7.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，所述装置进行标定时，在剪切梁(3)组件的至少两个截面上均布多个应变单片，在刚度标定前，将剪切杆组件(5)在试验机上进行单独的载荷-应变标定，并以标定得到的载荷-应变曲线作为站位接头(9)载荷的反推基准；

对于每个标定梁(12)上的两个加载点，在上下加载点施加不同方向和大小的载荷，实现对站位接头(9)纯剪切载荷的施加，并测量该载荷下的位移和应变；在各站位接头(9)处均布置千分表(13)以测量站位接头(9)的剪切变形。

8.根据权利要求1所述的剪切支持刚度模拟装置，其特征在于，进行刚度标定的过程包括：

1)将活动铰支座(4)安装于立柱支架(1)上的最下端，施加载荷，并测量应变和位移；

2)将活动铰支座(4)安装于立柱支架(1)上的最上端，施加载荷，并测量应变和位移；

3)计算第1步和第2步骤的刚度值，确认刚度范围能够覆盖任务书对支持刚度模拟装置的刚度要求；

4)将活动铰支座(4)放置于仿真计算的理论位置，施加载荷，并测量应变和位移；

5)计算第4步得到的各站位接头(9)的刚度值、刚度放大因子以及站位接头(9)之间的刚度比，并根据与理论刚度的差值移动活动铰支座(4)的位置，重新标定，直到刚度满足理论要求。