专利名称：薄壁圆柱壳结构试验中的不均匀沉降产生装置及方法
技术领域：
本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种薄壁圆柱壳结构试验中的不均勻沉 降产生装置，以及应用该装置产生不均勻沉降的方法。
背景技术：
薄壁圆柱壳广泛应用于土木工程中的各类壳体结构，如储罐、筒仓、塔桅、烟囱以 及管道等。建造在软土地基上的大型圆柱壳容易产生各种变形，其中壳周不均勻沉降对壳 体稳定最为不利。非均勻应力状态下薄壁圆柱壳的屈曲是当前国际上壳体结构领域的研究 热点，但是大多针对非均勻荷载条件，对非均勻支承问题的研究较少。目前，对于不均勻沉 降下薄壁圆柱壳的研究主要还是集中在理论分析和数值模拟。但是，数值方法很难准确考 虑对薄壁圆柱壳屈曲有着重要影响的一些因素，如初始缺陷、残余应力、储存介质的刚度以 及材料的应变硬化等。这些复杂因素的影响只能通过试验研究或者试验和理论相结合的方 法进行考察，但是，目前尚未有进行薄壁圆柱壳结构试验的不均勻沉降产生装置的报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种薄壁圆柱壳结构试验中的不均勻 沉降产生装置及方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种薄壁圆柱壳结构试验中的不均 勻沉降产生装置，它包括圆形底板、刚性平台和若干个(比如32个)沉降传递装置，沉降传 递装置沿圆周均勻固定在圆形底板和刚性平台之间；其中，所述沉降传递装置包括长方体 钢条块、上螺杆、正反螺纹可调套筒、下螺杆、磁性表座和百分表。长方体钢条块点焊在圆形 底板的下表面，上螺杆和下螺杆分别旋入正反螺纹可调套筒的两端，上螺杆的另一端通过 螺母固定在长方体钢条块上，下螺杆的另一端通过螺栓固定在刚性平台上，磁性表座固定 在刚性平台上，磁性表座通过支撑架支撑百分表。上述装置产生不均勻沉降的方法，它包括以下步骤
(1)将试验的薄壁圆柱壳模型通过玻璃胶粘在圆形底板上；
(2)调节支撑架，使得所有百分表对准薄壁圆柱壳模型的圆周底部；
(3)调节正反螺纹可调套筒，产生沉降位移，该位移可以通过长方体钢条块传递给圆形 底板，最后传递给薄壁圆柱壳模型；
(4)百分表测出薄壁圆柱壳模型周边沉降位移的大小。本发明具有的有益效果是通过本薄壁圆柱壳结构试验中的不均勻沉降产生装 置，调节正反螺纹套筒可以灵活模拟各种谐波沉降和局部沉降，可以将实际不均勻沉降传 递给薄壁圆柱壳模型，从而得到真实的壳体变形，可以直观了解薄壁圆柱壳在不均勻沉降 下的失稳模态与破坏机理，为立式钢储罐、平底钢筒仓等结构的经济合理设计提供依据，并 为相关设计规范的制定提供参考。本发明结构简单，成本低，而且可以假定制作的薄壁圆柱 壳没有初始应力，只有很小的几何初始缺陷，适用于薄壁圆柱壳的试验研究。
图1是本发明的结构原理示意图； 图2是图1的局部详图3是图1的平面图中1、圆形底板，2、薄壁圆柱壳模型，3、长方体钢条块，4、螺母，5、上螺杆，6、正反螺 纹可调套筒，7、下螺杆，8、螺栓，9、刚性平台，10、磁性表座，11、百分表。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明薄壁圆柱壳结构试验中的不均勻沉降产生装置包括圆形底 板1、刚性平台9和若干个沉降传递装置，沉降传递装置沿圆周均勻固定在圆形底板1和刚 性平台9之间。沉降传递装置包括长方体钢条块3、上螺杆5、正反螺纹可调套筒6、下螺杆 7、磁性表座10、百分表11。长方体钢条块3点焊在圆形底板1的下表面，上螺杆5和下螺 杆7的一端分别旋入正反螺纹可调套筒6，上螺杆5的另一端通过螺母固定在长方体钢条 块3上，下螺杆7的另一端通过螺栓8固定在刚性平台9上，磁性表座10固定在刚性平台 9上，磁性表座10通过支撑架支撑百分表11。应用上述装置产生不均勻沉降的方法，包括以下步骤 1、薄壁圆柱壳模型2通过玻璃胶粘在圆形底板1上。2、调节支撑架，使得所有百分表11对准薄壁圆柱壳模型2的圆周底部。3、调节正反螺纹可调套筒6，产生沉降位移，该位移可以通过长方体钢条块3传递 给圆形底板1，最后传递给薄壁圆柱壳模型2。4、百分表11测出薄壁圆柱壳模型2周边沉降位移的大小。圆形底板采用厚度较薄(如2mm)但强度高、延性好的钢板，保证圆形底板容易变形 而且不易破损；刚性平台需具有足够刚度(可采用25mm厚的钢板)。由于刚性平台9刚度非常大，几乎不会产生任何变形，确保了不均勻沉降传递的 可行性，也保证了百分表11测得位移的准确性，因此百分表11所得到的位移数据就是薄壁 圆柱壳模型周边沉降位移的大小。
权利要求
1.一种薄壁圆柱壳结构试验中的不均勻沉降产生装置，其特征在于，它包括圆形底 板(1)、刚性平台(9)和若干个沉降传递装置等；沉降传递装置沿圆周均勻固定在圆形底板 (1)和刚性平台(9)之间；其中，所述沉降传递装置包括长方体钢条块(3)、上螺杆(5)、正反 螺纹可调套筒(6)、下螺杆(7)、磁性表座(10)和百分表(11)等；长方体钢条块(3)点焊在 圆形底板(1)的下表面，上螺杆(5)和下螺杆(7)分别旋入正反螺纹可调套筒(6)的两端，上 螺杆(5)的另一端通过螺母固定在长方体钢条块(3)上，下螺杆(7)的另一端通过螺栓(8) 固定在刚性平台(9)上，磁性表座(10)固定在刚性平台(9)上，磁性表座(10)通过支撑架 支撑百分表(11)。
2.一种应用上述装置产生不均勻沉降的方法，其特征在于，它包括以下步骤(1 )、将试验的薄壁圆柱壳模型(2 )通过玻璃胶粘在圆形底板(1)上；(2)、调节支撑架，使得所有百分表(11)对准薄壁圆柱壳模型(2)的圆周底部；(3)、调节正反螺纹可调套筒(6)，产生沉降位移，该位移可以通过长方体钢条块(3)传 递给圆形底板(1)，最后传递给薄壁圆柱壳模型(2)；(4)、百分表(11)测出薄壁圆柱壳模型(2)周边沉降位移的大小。
全文摘要
本发明公开了一种薄壁圆柱壳结构试验中的不均匀沉降产生装置，通过本薄壁圆柱壳结构试验中的不均匀沉降产生装置，调节正反螺纹套筒可以灵活模拟各种谐波沉降和局部沉降，可以将实际不均匀沉降传递给薄壁圆柱壳模型，从而得到真实的壳体变形，可以直观了解薄壁圆柱壳在不均匀沉降下的失稳模态与破坏机理，为立式钢储罐、平底钢筒仓等结构的经济合理设计提供依据，并为相关设计规范的制定提供参考。本发明结构简单，成本低，而且可以假定制作的薄壁圆柱壳没有初始应力，只有很小的几何初始缺陷，适用于薄壁圆柱壳的试验研究。
文档编号G01B5/30GK102121815SQ20101059869
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者杨勇, 赵阳 申请人:浙江大学