橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用跑車在平整的道路上行駛產(chǎn)生風(fēng)來測試固定于車頂?shù)臉蛄航Y(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)的跑車試驗裝置及方法。
技術(shù)背景
[0002]流體力學(xué)方面的風(fēng)洞試驗，簡單地講，就是依據(jù)運(yùn)動的相對性原理，將實(shí)物或?qū)嵨锬Ｐ凸潭ㄔ谌斯きh(huán)境中，人為制造氣流流過，獲取試驗數(shù)據(jù)。研究氣體流動及其與模型的相互作用，以了解實(shí)際物體的空氣動力學(xué)特性的一種空氣動力實(shí)驗方法。
[0003]目前國內(nèi)外風(fēng)洞橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試還存在試驗場所占地面積大、能耗高、試驗裝置龐大復(fù)雜和造價高等缺陷。為此，需要一種簡便快捷的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對目前國內(nèi)外風(fēng)洞試驗的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種利用跑車在平整的道路上行駛產(chǎn)生風(fēng)來測試固定于車頂?shù)臉蛄航Y(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)的跑車試驗裝置及方法，具體地說是一種通過跑車運(yùn)動產(chǎn)生風(fēng)場，進(jìn)而對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力進(jìn)行測試研究的移動式類風(fēng)洞的裝置及利用該裝置進(jìn)行試驗的方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，包括跑車和位于跑車上部的試驗平臺，所述的實(shí)驗平臺上設(shè)有用于調(diào)整風(fēng)攻角的圓形轉(zhuǎn)盤，在圓形轉(zhuǎn)盤的上部設(shè)有用于固定測力天平和橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的支架，測力天平和橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間采用連接桿連接。
[0006]進(jìn)一步，所述的車頂實(shí)驗平臺采用可升降式結(jié)構(gòu)，試驗平臺在跑車車廂內(nèi)壁兩側(cè)的軌道上通過滾輪滑動，設(shè)置在實(shí)驗平臺下方的滾輪電機(jī)控制試驗平臺的運(yùn)動。
[0007]進(jìn)一步，試驗平臺與每條軌道之間設(shè)有滾輪。
[0008]進(jìn)一步，所述的圓形轉(zhuǎn)盤嵌扣于試驗平臺內(nèi)，圓形轉(zhuǎn)盤與試驗平臺接觸面均采用小滾珠銜接。
[0009]進(jìn)一步，所述的圓形轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的動力來源于轉(zhuǎn)盤電機(jī)，通過齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
[0010]進(jìn)一步，車頂上設(shè)有風(fēng)向儀和風(fēng)速儀，用于采集實(shí)時風(fēng)速和風(fēng)向。
[0011]進(jìn)一步，所述的跑車內(nèi)部設(shè)有試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
[0012]利用上述的試驗裝置的試驗方法是:
第一步:設(shè)置、檢查和調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試裝置的所有儀器設(shè)備，包括跑車、試驗平臺及其軌道、圓形轉(zhuǎn)盤、支架、測力天平、風(fēng)速風(fēng)向測定儀、試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以保證后續(xù)的實(shí)驗準(zhǔn)確無誤。
[0013]第二步:降下試驗平臺，將橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件兩端分別通過連接桿與兩測力天平相接，兩測力天平再固定在車頂?shù)闹Ъ苌?，完成對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)置和固定。
[0014]第三步:升起試驗平臺并啟動跑車，在逐步加速后，當(dāng)風(fēng)速風(fēng)向測定儀測得的風(fēng)速為本次實(shí)驗要求的風(fēng)速風(fēng)向時，使跑車保持直線勻速行駛，調(diào)整圓形轉(zhuǎn)盤，使風(fēng)攻角符合本次試驗要求。
[0015]第四步:采集并分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、風(fēng)向和三分力系數(shù)。
[0016]第五步:若試驗數(shù)據(jù)發(fā)生明顯錯誤，再重新進(jìn)行試驗。
[0017]第六步:待試驗各個環(huán)節(jié)都確認(rèn)無誤時，則完成試驗，停下跑車，降下試驗平臺，拆卸橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件，關(guān)閉設(shè)備。
[0018]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:通過轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件與風(fēng)向的夾角，可以用于研究橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同風(fēng)攻角下的三分力系數(shù)測試，同時可用于橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試時對自然風(fēng)的修正，使該試驗裝置更具有適應(yīng)性和實(shí)用性;本發(fā)明操作簡便快捷高效、組裝形式靈活、適用性廣，與風(fēng)洞試驗比較價格便宜。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的正面示意圖；
圖2為本發(fā)明的側(cè)面示意圖；
圖3為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為升降式試驗平臺升降結(jié)構(gòu)圖；
圖5為升降式試驗平臺的軌道布置圖；
圖6試驗平臺與圓形轉(zhuǎn)盤銜接細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0021]如圖1和圖2所示，一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，包括改裝后的跑車I和設(shè)置在跑車上部的升降式試驗平臺2。在試驗平臺2上設(shè)有圓形轉(zhuǎn)盤3，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件6的兩端通過連接桿7與測力天平5連接，測力天平5通過支架4架設(shè)在試驗平臺2上。在跑車運(yùn)動時，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件6會通過跑車的運(yùn)動產(chǎn)生相對的風(fēng)場，對該橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力進(jìn)行測試研究，在車頂部設(shè)有風(fēng)速風(fēng)向測試儀8，用于采集實(shí)時風(fēng)速和風(fēng)向，使實(shí)驗結(jié)果更為可靠準(zhǔn)確。
[0022]如圖3所示，在車輛內(nèi)部設(shè)有實(shí)驗控制系統(tǒng)17、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)19的實(shí)驗儀器，上述的實(shí)驗儀器設(shè)置在跑車駕駛室后方的一側(cè)，另一側(cè)放置有多臺計算機(jī)14，車輛中部放置與計算機(jī)數(shù)量相匹配的座椅16，車輛后端設(shè)置有用于試驗的儀器柜15。上述的設(shè)置方式可實(shí)現(xiàn)試驗的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)實(shí)時采集分析，保證試驗的有效進(jìn)行和試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。上述的實(shí)驗控制系統(tǒng)17、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)19的實(shí)驗儀器，在車輛內(nèi)部布置時，在升降式平臺在正下方的最大高度(距離車廂地板)不宜超過110cm，以便升降式平臺能夠下降到適宜位置，方便橋梁模型和測力天平的安裝、調(diào)試和拆解。
[0023]如圖4和圖5所示，車輛頂部的試驗平臺2采用可升降設(shè)計，升降式試驗平臺2靠近車廂內(nèi)壁兩側(cè)分別設(shè)有兩個滾輪12，共四個。在滾輪12對應(yīng)的車廂內(nèi)部設(shè)有相應(yīng)的軌道9，對滾輪12起到導(dǎo)向作用。試驗平臺2可以攜帶被支架4固定的測力天平5和橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件6上下升降，及該試驗平臺2可以在車頂和車廂之間上下升降。試驗平臺2底部的轉(zhuǎn)盤電機(jī)10通過齒輪傳動帶動圓形轉(zhuǎn)盤3轉(zhuǎn)動以調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件6與風(fēng)向的夾角。這樣，一方面可以用于研究橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同風(fēng)攻角下的三分力系數(shù)測試，另一方面可以用于橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試時對自然風(fēng)的修正，使該試驗裝置更具有適用性和實(shí)用性。
[0024]如圖6所示，所述的圓形轉(zhuǎn)盤3嵌扣于試驗平臺2內(nèi)，圓形轉(zhuǎn)盤3與試驗平臺接觸面均采用小滾珠20銜接，以達(dá)到減小摩擦力的目的，使圓心轉(zhuǎn)盤3轉(zhuǎn)動更為平順。滾輪電機(jī)11設(shè)置在試驗平臺2下方，用于驅(qū)動滾輪12使試驗平臺2在軌道9上運(yùn)動。
[0025]本發(fā)明操作簡便快捷高效，組裝形式靈活、適用性廣、造價低廉。
[0026]以下為本發(fā)明中利用試驗裝置進(jìn)行的實(shí)驗步驟:
第一步:設(shè)置、檢查和調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試裝置的所有儀器設(shè)備，包括跑車、試驗平臺及其軌道、圓形轉(zhuǎn)盤、支架、測力天平、風(fēng)速風(fēng)向測定儀、試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以保證后續(xù)的實(shí)驗準(zhǔn)確無誤。
[0027]第二步:降下試驗平臺，將橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件兩端分別通過連接桿與兩測力天平相接，兩測力天平再固定在車頂?shù)闹Ъ苌?，完成對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)置和固定。
[0028]第三步:升起試驗平臺并啟動跑車，在逐步加速后，當(dāng)風(fēng)速風(fēng)向測定儀測得的風(fēng)速為本次實(shí)驗要求的風(fēng)速風(fēng)向時，使跑車保持直線勻速行駛，調(diào)整圓形轉(zhuǎn)盤，使風(fēng)攻角符合本次試驗要求。
[0029]第四步:采集并分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、風(fēng)向和三分力系數(shù)。
[0030]第五步:若試驗數(shù)據(jù)發(fā)生明顯錯誤，再重新進(jìn)行試驗。
[0031 ]第六步:待試驗各個環(huán)節(jié)都確認(rèn)無誤時，則完成試驗，停下跑車，降下試驗平臺，拆卸橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件，關(guān)閉設(shè)備。
【主權(quán)項】
1.一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，包括跑車和位于跑車上部的試驗平臺，其特征在于:所述的試驗平臺上設(shè)有用于調(diào)整風(fēng)攻角的圓形轉(zhuǎn)盤，在圓形轉(zhuǎn)盤的上部設(shè)有用于固定測力天平和橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的支架，測力天平和橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間采用連接桿連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，其特征在于:所述的車頂試驗平臺采用可升降式結(jié)構(gòu)，試驗平臺在跑車車廂內(nèi)壁兩側(cè)的軌道上通過滾輪滑動，設(shè)置在實(shí)驗平臺下方的滾輪電機(jī)控制試驗平臺的運(yùn)動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，其特征在于:試驗平臺與每條軌道之間設(shè)有滾輪。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，其特征在于:所述的圓形轉(zhuǎn)盤嵌扣于試驗平臺內(nèi)，圓形轉(zhuǎn)盤與試驗平臺接觸面均采用小滾珠銜接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，其特征在于:所述的圓形轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的動力來源于轉(zhuǎn)盤電機(jī)，通過齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，其特征在于:車頂上設(shè)有風(fēng)向儀和風(fēng)速儀，用于采集實(shí)時風(fēng)速和風(fēng)向。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置，其特征在于:所述的跑車內(nèi)部設(shè)有試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)跑車試驗測試裝置的試驗方法，包括如下步驟: 第一步:設(shè)置、檢查和調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試裝置的所有儀器設(shè)備，包括跑車、試驗平臺及其軌道、圓形轉(zhuǎn)盤、支架、測力天平、風(fēng)速風(fēng)向測定儀、試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以保證后續(xù)的實(shí)驗準(zhǔn)確無誤； 第二步:降下試驗平臺，將橋梁機(jī)構(gòu)構(gòu)件兩端分別通過連接桿與兩測力天平相接，兩測力天平再固定在車頂?shù)闹Ъ苌希瓿蓪蛄航Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)置和固定； 第三步:升起試驗平臺并啟動跑車，在逐步加速后，當(dāng)風(fēng)速風(fēng)向測定儀測得的風(fēng)速為本次實(shí)驗要求的風(fēng)速風(fēng)向時，使跑車保持直線勻速行駛，調(diào)整圓形轉(zhuǎn)盤，使風(fēng)攻角符合本次試驗要求； 第四步:采集并分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、風(fēng)向和三分力系數(shù)； 第五步:若試驗數(shù)據(jù)發(fā)生明顯錯誤，再重新進(jìn)行試驗； 第六步:待試驗各個環(huán)節(jié)都確認(rèn)無誤時，則完成試驗，停下跑車，降下試驗平臺，拆卸橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件，關(guān)閉設(shè)備。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用跑車在平整的道路上行駛產(chǎn)生風(fēng)來測試固定于車頂?shù)臉蛄航Y(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)的跑車試驗裝置及方法，該裝置包括經(jīng)改裝的跑車和位于跑車上部的試驗平臺，所述的試驗平臺上設(shè)有用于調(diào)整風(fēng)攻角的圓形轉(zhuǎn)盤；本發(fā)明通過轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件與風(fēng)向的夾角，可以用于研究橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同風(fēng)攻角下的三分力系數(shù)，同時可用于橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件三分力系數(shù)測試時對自然風(fēng)的修正，使該試驗裝置和方法更具有適應(yīng)性和實(shí)用性；本發(fā)明操作簡便、快捷高效、組裝形式靈活、適用性廣，與風(fēng)洞試驗比較價格便宜。
【IPC分類】G01M9/00
【公開號】CN105675246
【申請?zhí)枴緾N201610126844
【發(fā)明人】李勝利, 鄭舜云, 武昊, 毋光明, 徐婷婷
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月7日