專利名稱：內(nèi)壓脈動機理研究的多功能試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及結構風工程技術領域的試驗裝置，尤其是涉及一種內(nèi)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(fā)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(diào) 查表明，臺風作用下房屋墻面開孔造成內(nèi)壓驟然增大是造成房屋破壞的關鍵原因，當墻面 開孔時在外界高氣壓作用下氣流貫入房屋內(nèi)部使內(nèi)部空氣壓縮，內(nèi)部氣壓增大后氣流又從 孔口涌出，如此往復形成一個非線性動力系統(tǒng)，可見對風致房屋內(nèi)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(nèi)壓的動力 學機理進行了理論和試驗研究，并借鑒赫姆霍茲共振理論提出了內(nèi)壓響應的非線性方程， 為深入研究內(nèi)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(nèi)壓脈動的復雜性，盡管此后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(jīng)驗系數(shù)取值問題更是長期困擾著風工程界。產(chǎn)生這一現(xiàn)狀的原因是目前還沒有 專門針對內(nèi)壓脈動機理的試驗研究裝置，無法對影響內(nèi)壓脈動的內(nèi)部容積、開孔特征和外 部壓力動力特性等因素進行系統(tǒng)研究。

發(fā)明內(nèi)容
為了填補國內(nèi)外關于內(nèi)壓脈動機理系統(tǒng)試驗研究的空白，本發(fā)明的目的在于提供 一種內(nèi)壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，使其能夠模擬多種內(nèi)部容積、多種開孔特征和 多種外部壓力特性情形下并對內(nèi)壓和外壓的時程進行測定，從而為開展內(nèi)壓脈動機理的研 究提供依據(jù)。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 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(lián)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(nèi) 部安裝第一個大活塞，方桿的一端與第一大活塞垂直連接，另一端安裝在固定于底板的第 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(nèi)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，另一端安裝在固定于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于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于小 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(lián)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采集儀連接。 所述的方桿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。 本發(fā)明具有的有益效果是 本發(fā)明利用可控的活塞機械運動改變空氣體積來制造確定性的動態(tài)壓力，對具有 可變內(nèi)部容積和可變開孔特征的容器進行激勵，通過測定外部激勵壓力和內(nèi)部響應壓力的 特性來研究內(nèi)壓脈動機理。該裝置能將影響內(nèi)壓脈動的復雜因素進行分離，適用于進行內(nèi) 壓脈動機理的系統(tǒng)研究。


圖l是本發(fā)明的主視圖。
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、方桿，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、信號采集儀， 23、腰形槽，24、螺栓，25、連接孔。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 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(lián)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(nèi)部安裝第一個大活塞6，方桿7的一端與第一大活塞6垂 直連接，另一端安裝在固定于底板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(nèi)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，另一端安裝在固定于底板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 相同且長度大于第二個大活塞10長度的小圓筒15嵌入孔14中，小圓筒15中安裝長度大 于小圓筒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l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(lián)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 個信號采集儀22連接。 所述的方桿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
4連，通過改變螺栓24與腰形槽23的連接位置來調(diào)節(jié)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。
本發(fā)明的工作原理如下 現(xiàn)以帶圓孔的容器在正弦式外壓作用下內(nèi)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安裝于圓檔板4上，然后將圓 檔板4置于兩個大圓筒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 固定于底板3，調(diào)節(jié)方桿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(jù)要求設定YE5872A型功率放大器18的參數(shù)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(fā)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(nèi)部 容積使空腔13內(nèi)部產(chǎn)生指定波形的動態(tài)壓力，將帶小孔的容器19置于靜態(tài)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型信號采集儀22同步采 集空腔9與容器19內(nèi)部的動態(tài)壓力差以及空腔13與容器19內(nèi)部的動態(tài)壓力差，得到帶圓 孔容器在指定正弦式外壓作用下內(nèi)壓的響應時程數(shù)據(jù)經(jīng)處理后最終用于內(nèi)壓脈動機理的 研究。 上述具體實施方式
用來說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神 和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和變更，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種內(nèi)壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特征在于兩個截面外徑相同、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(lián)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(nèi)部安裝第一個大活塞(6)，方桿(7)的一端與第一大活塞(6)垂直連接，另一端安裝在固定于底板(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(nèi)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，另一端安裝在固定于底板(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)直徑相同且長度大于第二個大活塞(10)長度的小圓筒(15)嵌入孔(14)中，小圓筒(15)中安裝長度大于小圓筒(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(lián)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采集儀(22)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特征在于所 述的方桿(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(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特征在于所 述的圓檔板(4)中間的大方孔(5)周圍設有連接孔(25)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)壓脈動機理研究的多功能試驗裝置，其特征在于所 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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)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(lián)在一起，側面安裝于底板上，兩個大圓筒內(nèi)部均安裝一個大活塞，圓檔板兩側形成兩個可變?nèi)莘e的空腔，通過調(diào)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，采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(chǎn)生外壓脈動，通過孔對另一個空腔中的空氣施加動態(tài)壓力從而產(chǎn)生內(nèi)壓脈動，采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(tài)外壓作用下內(nèi)壓的動態(tài)變化規(guī)律，可以開展參數(shù)對比試驗。本發(fā)明適用于開展內(nèi)壓脈動機理的試驗研究。
文檔編號G01L13/00GK101762375SQ20101010114
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權日2010年1月25日
發(fā)明者余世策, 俞海峰, 胡志華, 蔣建群, 鄭延豐 申請人:浙江大學