一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置的製作方法

2023-07-14 14:16:26

專利名稱：一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及結構風工程技術領域的試驗裝置，尤其是涉及一種內壓脈動機理 研究的多功能試驗裝置。
背景技術：
我國是風災頻發的國家，近些年來受風災影響造成大量房屋倒塌和人員傷亡。調 查表明，颱風作用下房屋牆面開孔造成內壓驟然增大是造成房屋破壞的關鍵原因，當牆面 開孔時在外界高氣壓作用下氣流貫入房屋內部使內部空氣壓縮，內部氣壓增大後氣流又從 孔口湧出，如此往復形成一個非線性動力系統，可見對風致房屋內部壓力脈動的非線性動 力學機理的研究是低矮房屋抗風災設計的基礎。國外學者Holmes對風致房屋內壓的動力 學機理進行了理論和試驗研究，並借鑑赫姆霍茲共振理論提出了內壓響應的非線性方程， 為深入研究內壓脈動機理奠定了基礎，遺憾的是Holmes所提出的非線性方程不能完全描 述內壓脈動的複雜性，儘管此後不少學者提出了修正的方程，但至今仍未形成共識，特別是 方程中的經驗係數取值問題更是長期困擾著風工程界。產生這一現狀的原因是目前還沒有 專門針對內壓脈動機理的試驗研究裝置，無法對影響內壓脈動的內部容積、開孔特徵和外 部壓力動力特性等因素進行系統研究。
發明內容為了填補國內外關於內壓脈動機理系統試驗研究的空白，本實用新型的目的在於 提供一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，使其能夠模擬多種內部容積、多種開孔特 徵和多種外部壓力特性情形下並對內壓和外壓的時程進行測定，從而為開展內壓脈動機理 的研究提供依據。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是兩個截面外徑相同、壁厚相同的大圓筒通過中間開有大方孔的圓檔板串聯成一 體，兩個大圓筒側面分別安裝在弧形支座上，弧形支座底座安裝在底板上，第一個大圓筒內 部安裝第一個大活塞，方杆的一端與第一大活塞垂直連接，另一端安裝在固定於底板的第 一塔形支座上，第一大活塞與圓檔板間形成空腔，第二個大圓筒內部安裝第二個大活塞，方 板的一端與第二個大活塞垂直連接，另一端安裝在固定於底板的第二塔形支座上，第二個 大活塞與圓檔板間形成空腔，第二個大活塞沿大活塞滑動方向開設圓柱形的孔，一個外徑 與孔直徑相同且長度大於第二個大活塞長度的小圓筒嵌入孔中，小圓筒中安裝長度大於小 圓筒的小活塞，小活塞一端伸入空腔中，另一端與安裝在方板上的電磁激振器的激振頭相 連，電磁激振器與功率放大器連接，第一大圓筒的空腔通過第一空心管與第一壓差傳感器 的一個測壓孔連接，第二大圓筒的空腔通過第二空心管與第二壓差傳感器一個測壓孔連 接，兩個壓差傳感器的另一個測壓孔間串聯連通同一個容器，容器上開有一個與大氣連通 的小孔，兩個壓差傳感器分別與同一個信號採集儀連接。所述的方杆上開有腰形槽用螺栓將腰形槽與第一塔形支座相連；所述的方板上分
3別開有腰形槽，分別用螺栓將各自的腰形槽與第二塔形支座相連。所述的圓檔板中間的大方孔周圍設有連接孔。所述的圓檔板兩側與兩個大圓筒連接處設有密封圈，所述的第二個大活塞與小圓 筒連接處設有密封圈。本實用新型具有的有益效果是本實用新型利用可控的活塞機械運動改變空氣體積來製造確定性的動態壓力，對 具有可變內部容積和可變開孔特徵的容器進行激勵，通過測定外部激勵壓力和內部響應壓 力的特性來研究內壓脈動機理。該裝置能將影響內壓脈動的複雜因素進行分離，適用於進 行內壓脈動機理的系統研究。

圖1是本實用新型的主視圖。圖2是圖1的A-A俯視圖。圖3是圖1的B-B剖視圖。圖4是圖1的C-C左視圖。圖5是圖1的D-D右視圖。圖中1、大圓筒，2、弧形支座，3、底板，4、圓檔板，5、大方孔，6、大活塞，7、方杆，8、 塔形支座，9、空腔，10、大活塞，11、方板，12、塔形支座，13、空腔，14、孔，15、小圓筒，16、小活 塞，17、電磁激振器，18、功率放大器，19、容器，20、空心管，21、壓差傳感器，22、信號採集儀， 23、腰形槽，24、螺栓，25、連接孔。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1-圖5所示，兩個截面外徑相同、壁厚相同的大圓筒1通過中間開有大方孔 5的圓檔板4串聯成一體，兩個大圓筒1側面分別安裝在弧形支座2上，弧形支座2底座安 裝在底板3上，第一個大圓筒1內部安裝第一個大活塞6，方杆7的一端與第一大活塞6垂 直連接，另一端安裝在固定於底板3的第一塔形支座8上，第一大活塞6與圓檔板4間形成 空腔9，第二個大圓筒1內部安裝第二個大活塞10，方板11的一端與第二個大活塞10垂直 連接，另一端安裝在固定於底板3的第二塔形支座12上，第二個大活塞10與圓檔板4間形 成空腔13，第二個大活塞10沿大活塞滑動方向開設圓柱形的孔14，一個外徑與孔14直徑 相同且長度大於第二個大活塞10長度的小圓筒15嵌入孔14中，小圓筒15中安裝長度大 於小圓筒15的小活塞16，小活塞16—端伸入空腔13中，另一端與安裝在方板11上的電磁 激振器17的激振頭相連，電磁激振器17與功率放大器18連接，第一大圓筒1的空腔9通 過第一空心管20與第一壓差傳感器21的一個測壓孔連接，第二大圓筒1的空腔13通過第 二空心管20與第二壓差傳感器21 —個測壓孔連接，兩個壓差傳感器的另一個測壓孔間串 聯連通同一個容器19，容器19上開有一個與大氣連通的小孔，兩個壓差傳感器分別與同一 個信號採集儀22連接。所述的方杆7上開有腰形槽23用螺栓24將腰形槽23與第一塔形支座8相連；所 述的方板11上分別開有腰形槽23，分別用螺栓24將各自的腰形槽23與第二塔形支座8相連，通過改變螺栓24與腰形槽23的連接位置來調節兩個空腔9、13的容積。所述的圓檔板4中間的大方孔5周圍設有連接孔25，可以用開有不同形狀、大小和 深度孔的方板覆蓋在大方孔5上用來模擬不同的孔。所述的圓檔板4兩側與兩個大圓筒1連接處設有密封圈，所述的第二個大活塞10 與小圓筒15連接處設有密封圈，用來保證兩個空腔9、13的密閉性。本實用新型的工作原理如下現以帶圓孔的容器在正弦式外壓作用下內壓響應試驗為例來說明本試驗裝置的 使用方法。如圖1-圖5所示，將帶有圓孔的方板通過連接孔25安裝於圓檔板4上，然後將圓 檔板4置於兩個大圓筒1之間通過密封圈與兩個大圓筒1緊密連接，同時將兩個大圓筒1 固定於底板3，調節方杆7和方板11的水平位置使空腔9和空腔13的容積達到設定的要 求，根據要求設定YE5872A型功率放大器18的參數以確定JZK-10電磁激振器17的激振幅 度和激振頻率，通過功率放大器18對JZK-10電磁激振器17發送激振信號，使JZK-10電磁 激振器17對小活塞16施加指定波形的荷載，推動小活塞16運動，從而改變空腔13的內部 容積使空腔13內部產生指定波形的動態壓力，將帶小孔的容器19置於靜態大氣中，將一個 CYG200壓差傳感器21的兩個測壓孔分別連通空腔9與容器19，將另一個CYG200壓差傳感 器21的兩個測壓孔分別連通空腔13與容器19，利用NI USB6251型信號採集儀22同步採 集空腔9與容器19內部的動態壓力差以及空腔13與容器19內部的動態壓力差，得到帶圓 孔容器在指定正弦式外壓作用下內壓的響應時程數據經處理後最終用於內壓脈動機理的 研究。上述具體實施方式
用來說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實 用新型的精神和權利要求的保護範圍內，對本實用新型作出的任何修改和變更，都落入本 實用新型的保護範圍。
權利要求一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特徵在於兩個截面外徑相同、壁厚相同的大圓筒通過中間開有大方孔(5)的圓檔板(4)串聯成一體，兩個大圓筒側面分別安裝在弧形支座上，弧形支座底座安裝在底板(3)上，第一個大圓筒內部安裝第一個大活塞(6)，方杆(7)的一端與第一大活塞(6)垂直連接，另一端安裝在固定於底板(3)的第一塔形支座(8)上，第一大活塞(6)與圓檔板(4)間形成空腔(9)，第二個大圓筒內部安裝第二個大活塞(10)，方板(11)的一端與第二個大活塞(10)垂直連接，另一端安裝在固定於底板(3)的第二塔形支座(12)上，第二個大活塞(10)與圓檔板(4)間形成空腔(13)，第二個大活塞(10)沿大活塞滑動方向開設圓柱形的孔(14)，一個外徑與孔(14)直徑相同且長度大於第二個大活塞(10)長度的小圓筒(15)嵌入孔(14)中，小圓筒(15)中安裝長度大於小圓筒(15)的小活塞(16)，小活塞(16)一端伸入空腔(13)中，另一端與安裝在方板(11)上的電磁激振器(17)的激振頭相連，電磁激振器(17)與功率放大器(18)連接，第一大圓筒的空腔(9)通過第一空心管(20)與第一壓差傳感器的一個測壓孔連接，第二大圓筒的空腔(13)通過第二空心管(20)與第二壓差傳感器一個測壓孔連接，兩個壓差傳感器的另一個測壓孔間串聯連通同一個容器(19)，容器(19)上開有一個與大氣連通的小孔，兩個壓差傳感器分別與同一個信號採集儀(22)連接。
2.根據權利要求1所述的一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特徵在於所 述的方杆(7)上開有腰形槽用螺栓將腰形槽與第一塔形支座(8)相連；所述的方板(11)上 分別開有腰形槽，分別用螺栓將各自的腰形槽與第二塔形支座(8)相連。
3.根據權利要求1所述的一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特徵在於所 述的圓檔板⑷中間的大方孔(5)周圍設有連接孔(25)。
4.根據權利要求1所述的一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特徵在於所 述的圓檔板(4)兩側與兩個大圓筒連接處設有密封圈，所述的第二個大活塞(10)與小圓筒 (15)連接處設有密封圈。
專利摘要本實用新型公開了一種內壓脈動機理研究的多功能試驗裝置。兩個相同的大圓筒通過中間開孔的圓檔板串聯在一起，側面安裝於底板上，兩個大圓筒內部均安裝一個大活塞，圓檔板兩側形成兩個可變容積的空腔，通過調整活塞位置來控制空腔容積的大小，在其中一個大活塞中嵌入一個小活塞，小活塞一端伸入空腔中，另一端與電磁激振器激振頭相連，採用功率放大器控制電磁激振器對小活塞進行激振，使空腔中的空氣壓力產生外壓脈動，通過孔對另一個空腔中的空氣施加動態壓力從而產生內壓脈動，採用壓差傳感器對兩個空腔中的氣體壓力進行同步測量，得到指定動態外壓作用下內壓的動態變化規律，可以開展參數對比試驗。本實用新型適用於開展內壓脈動機理的試驗研究。
文檔編號G01M9/06GK201637563SQ20102010131
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者餘世策, 俞海峰, 胡志華, 蔣建群, 鄭延豐 申請人:浙江大學