結構工程梁柱教學試驗系統主要用于模擬現實中混凝土梁、板、柱、道路、橋梁加載試驗和土木工程相關專業科研試驗，可方便對橋梁、混凝土梁，鋼結構桁架等構件進行結構性能試驗，也可進行柱類、梁類、桁架類、框架類、節點類試驗。采用自平衡設計理念，安裝時無需反力地槽。普遍應用于構件的靜態力學性能試驗，包括拉伸、壓縮、彎曲、低周疲勞等試驗。廣泛應用于本科教學試驗和小型科研試驗。

1、鋼筋混凝土梁虛擬受彎試驗

2、鋼筋混凝土正截面純彎試驗

3、鋼筋混凝土梁正截面抗彎試驗可選適筋梁、少筋梁、超筋梁等三種試驗試件

4、鋼筋混凝土短柱受壓虛擬試驗

5、鋼結構柱軸心受壓虛擬試驗

6、鋼筋混凝土梁四點彎曲仿真試驗

結構工程梁柱教學試驗系統01.jpg

二、方案描述

結構工程梁柱教學試驗系統主要由自平衡門式反力架、分離式加載油缸、手動加壓泵站、自反力錨固裝置、關節支座、位移計、數據采集儀、傳感器、顯示儀表、分配梁、鋼筋混凝土梁虛擬受彎試驗仿真軟件等其它必要的附件等組成。

三、結構工程梁柱教學試驗系統-技術特點

主機為H型框架式結構，300kN加載油缸置于主橫梁。
設計水平承載力300kN，過載能力150%。
加載油缸可通過移動滑板調整，方便對不同點位加壓。
與基座連接處，采用自反力錨固裝置，可緊緊扣住基座，保證反力架不滑移、不后撤；能夠使加載力全部施加在試樣上。
加載油缸前端配有關節支座，在試樣不平整時，方便自動找正。
加載點，配有固定拉桿和固定板，試驗時將立柱與加載油缸牢牢的固定在一起，防止滑動。
負荷傳感器安裝在水平加載油缸前端，用于測量試驗負荷。負荷傳感器采用高精度輪輻式拉壓力傳感器。
反力架配有分配梁，方便對試樣做四點彎曲試驗。
反力架采用鉸制螺栓固定式結構，保證反力架的結構剛度及試驗過程中豎梁保持鎖止不動。
配備油缸約束構件，滿足對高度調整時油缸位移約束的要求；
各連接面進行精密機械加工，反力架整體進行退火處理，消除殘余應力；
配備連接的錨桿，錨桿材質選用優質合金鋼，并進行熱處理和發黑處理；數量為使用量的120%，方便后期更換。
主要安裝面預留安裝接口及功能擴展接口。
主基座大梁采用箱型截面設計，跨中承載力300kN，撓度
所有鋼構件均采用Q345B 結構鋼，符合國標檢測標準，各連接面均進行機加工。
采用E5003～E5016 系列焊條焊接。

四、鋼筋混凝土梁虛擬受彎試驗仿真軟件介紹

建立實驗室三維環境，包括實驗設備、設施三維模型。

1、三維環境及模型技術要求
主要設備模型：試驗框架與恒樂興科真實框架一致、支座、支墩、混凝土小梁、位移計、載荷均布梁、千斤頂、加力裝置。

2、熱點提示：在設備上方顯示名稱標簽，可控制顯隱。
3、漫游行走：用戶可以在三維實驗室自由漫游行走，支持360°自由漫游，前進、后退、左行、右行、上升、下降、視角自由控制，可多角度觀察試驗設備及零件；

4、交互實驗：虛擬實驗基于虛擬環境、虛擬儀器、虛擬材料等要素，模擬實驗項目，可以通過鼠標、鍵盤等操作實驗要素，進行模擬實驗。采用三維互動、三維漫游、三維動畫及平面元素等多種構建虛擬仿真實驗教學內容。系統具有碰撞檢測功能。
5、實驗提示：提示欄顯示實驗步驟及注意事項。
6、現象及數據模擬：實驗過程中現象變化及數據變化。
7、軟件版本本系統提供一套50節點局域網機房版；本系統提供1套單機版軟件，可在普通計算機上運行。

8、具體實驗步驟：

本實驗旨在通過計算機軟件對鋼筋混凝土梁（包括超筋梁、適筋梁、少筋梁）的純彎試驗進行仿真模擬。整個過程通過調整梁的配筋率、截面尺寸、加載速率等參數觀察梁體在不同參數下的彎曲破壞形式。

單擊開始實驗，三維場景自動更新，根據實驗流程，通過鼠標、鍵盤安裝實驗裝置、調整實驗參數，系統自動計算，顯示實驗現象。

教學模式：包含實驗原理介紹、實驗目的介紹，經典試件制作演示、設備裝配演示、試驗加載演示、對應數據及曲線展示；實操模式能進行互動操作

步驟：

第一步為試件設計。學生可以根據自身需要，就截面（形狀、尺寸）、（相對）偏心距、配筋率（縱筋、箍筋）、長細比、混凝土強度等參數分別設計。

第二步為應變片黏貼。從右側工具欄中選擇工具，拖動到合適位置。

第三步為開始加載。通過點擊力加載按鈕，對梁加力，顯示數據曲線，以及梁的破壞現象。根據參數設置的不同，實驗顯示也會不同，可以模擬少筋梁、適筋梁、超筋梁從加載開始、開裂及破壞全過程、顯示裂縫的發生和開展。

第四步為實驗報告。

9、考核模式：隨機抽取題庫中的10道選擇題，并能互動實操考核評分。