约束转换装置以及机动法作多跨静定梁影响线的演示教具

本发明涉及一种约束转换装置以及机动法作多跨静定梁影响线的演示教具，属于结构力学教学研究。

背景技术：

1、在《结构力学》中，绘制影响线是为了解决移动荷载作用下结构的内力计算问题，一般绘制影响线有两种方法：静力法和机动法。机动法作影响线是把作影响线的静力问题化为作位移图的几何问题，优点是不经计算就可以得到影响线的形状。

2、机动法作影响线首先是解除与所求量对应的约束，代之以约束力，得到几何可变体系。然后令体系发生虚位移，并使与该量对应的广义位移为单位位移。然而，在实际学习时，学生对解除约束后，几何可变体系在约束力作用下的运动模态难以理解。亟需一种可直观地演示解除约束后的几何可变体系在约束力作用下是如何运动的演示教具。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种约束转换装置以及机动法作多跨静定梁影响线的演示教具。

2、为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的。

3、一方面，本发明提供一种约束转换装置，包括：

4、第一连接件，连接并固定第一刚性杆件；

5、第二连接件，连接并固定第二刚性杆件；

6、若干个形状相同、高度相同、长宽成比例变化的剪切约束转换盒，相邻剪切约束转换盒套接在一起组成可伸缩的剪切约束转换盒组；每个剪切约束转换盒上均开设有第一销孔，在所有剪切约束转换盒套接并位置重合后，所有的第一销孔能够被第一销轴贯穿固定；

7、铰约束转换轨道，所述铰约束转换轨道的一端固定连接第一连接件，所述铰约束转换轨道的另一端铰接或者固定连接所述剪切约束转换盒组。

8、进一步的，所述剪切约束盒的结构为方形。

9、进一步的，相邻剪切约束转换盒之间设有拉伸限位结构，所述拉伸限位结构包括限位键和限位槽，所述限位键设置位于外侧的剪切约束转换盒的内侧棱的下端，所述限位槽开设在位于内侧的剪切约束转换盒的外侧棱上，且外侧棱的上端不开槽；所述限位键可滑动的置于所述限位槽中。

10、进一步的，所述第一连接件和第二连接件的结构均包括刚性杆件卡槽和紧固环；

11、所述刚性杆件卡槽插接刚性杆件的一端，所述紧固环被安置于刚性杆件卡槽上，且通过旋转紧固环连接改变刚性杆件卡槽的口径以便压紧刚性杆件的一端。

12、进一步的，所述剪切约束转换盒组中最内侧的剪切约束转换盒的下端设有伸出部，伸出部竖直方向开设有三个通孔；

13、所述铰约束转换轨道连接剪切约束转换盒的一端包括第一突出部和第二突出部，所述第一突出部在竖直方向上设有两个通孔，所述第二突出部开设有一个通孔；

14、所述第一突出部插入所述伸出部，并通过两个固定轴分别贯穿伸出部和第一突出部上的各两个通孔，使得铰约束转换轨道与剪切约束转换盒固定连接；

15、所述第二突出部插入所述伸出部，并通过一个固定轴贯穿伸出部和第二突出部上的各一个通孔，使得铰约束转换轨道与剪切约束转换盒铰接连接。

16、第二方面，一种机动法作多跨静定梁影响线的演示教具，包括：

17、刚性杆件、固定支座、铰支座、支座卡槽、卡槽框架、约束转换装置；

18、所述卡槽框架的内侧设有若干个支座卡槽，所述支座卡槽用于固接固定支座或者铰接铰支座；

19、所述铰支座与刚性杆件铰接；

20、若干个所述刚性杆件之间通过所述约束转换装置依次连接，位于首端的刚性杆件未连接约束转换装置的一端连接所述固定支座，位于末端的刚性杆件未连接约束转换装置的一端为自由端或铰接铰支座。

21、进一步的，所述支座卡槽为在卡槽框架开设的圆形槽孔。

22、本发明所达到的有益效果：

23、本发明提供的约束转换装置可以在剪切约束和铰约束之间切换，提供的结构力学变形演示教具组件可供学生自行组装所需的结构形式并解除相应的约束，直观地显示结构运动形式，加深学生对外力作用下机构运动模式的理解。演示教具的使用提供了一种互动和实践的学习方式，可以增加学生的兴趣和参与度，学生可以通过自己操作和探索来理解和应用知识，从而更好地参与到学习过程中。

技术特征：

1.一种约束转换装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的约束转换装置，其特征在于，所述剪切约束盒（21）的结构为方形。

3.根据权利要求2所述的约束转换装置，其特征在于，相邻剪切约束转换盒（21）之间设有拉伸限位结构，所述拉伸限位结构包括限位键（202）和限位槽（201），所述限位键（202）设置位于外侧的剪切约束转换盒（21）的内侧棱的下端，所述限位槽（201）开设在位于内侧的剪切约束转换盒（21）的外侧棱上，且外侧棱的上端不开槽；所述限位键（202）可滑动的置于所述限位槽（201）中。

4.根据权利要求1所述的约束转换装置，其特征在于，所述第一连接件和第二连接件的结构均包括刚性杆件卡槽和紧固环（25）；

5.根据权利要求1所述的约束转换装置，其特征在于，所述剪切约束转换盒组中最内侧的剪切约束转换盒（21）的下端设有伸出部（30），伸出部竖直方向开设有三个通孔；

6.一种机动法作多跨静定梁影响线的演示教具，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的机动法作多跨静定梁影响线的演示教具，其特征在于，所述支座卡槽（7）为在卡槽框架开设的圆形槽孔。

技术总结本发明公开了一种约束转换装置以及机动法作多跨静定梁影响线的演示教具，包括：第一连接件，连接并固定第一刚性杆件；第二连接件，连接并固定第二刚性杆件；若干个形状相同、高度相同、长宽成比例变化的剪切约束转换盒，相邻剪切约束转换盒套接在一起组成可伸缩的剪切约束转换盒组；每个剪切约束转换盒上均开设有第一销孔，在所有剪切约束转换盒套接并位置重合后，所有的第一销孔能够被第一销轴贯穿固定；铰约束转换轨道，所述铰约束转换轨道的一端固定连接第一连接件，所述铰约束转换轨道的另一端铰接或者固定连接所述剪切约束转换盒组。优点：本发明可以在剪切约束和铰约束之间切换；可供学生自行组装所需的结构形式并解除相应的约束，直观地显示结构运动形式，加深学生对外力作用下机构运动模式的理解。技术研发人员：江守燕,高嘉,孙立国,杜成斌受保护的技术使用者：河海大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29