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一種膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力測量方法及裝置，通過固定膜面的兩點，測量所述固定后的膜面在所述兩個固定點之間的膜條長度，并在以所述兩個固定點確定的線段中點處，向所述膜面施加作用力，進而測量所述膜面在垂直于膜面方向上產(chǎn)生的位移，進而將所述膜條長度、所述作用力、所述位移、所述膜面的彈性模量及所述膜面的橫截面積代入目標(biāo)式中，從而獲得所述膜面的預(yù)張力。與現(xiàn)有技術(shù)中測量隨機發(fā)射的質(zhì)點小球的入射速度、反射速度及最大位移相比，本申請測量的是膜條長度、施加的作用力及豎直位移，不受動力隨機因素的影響，測量結(jié)果更為精確，且測量過程更為簡單。
【專利說明】一種膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的測量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及工程監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的測量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膜結(jié)構(gòu)的預(yù)張力，又稱為預(yù)應(yīng)力，是外界施加給膜材的。預(yù)張力會對膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計及施工產(chǎn)生重要影響。具體地，施加給膜材的預(yù)張力越大，膜結(jié)構(gòu)的剛度就越大，膜材承受外荷載的能力就越強。但是，這對施工張力設(shè)備及邊界構(gòu)件的錨固條件的要求也相應(yīng)提高。反之，施加給膜材的預(yù)張力越小，膜結(jié)構(gòu)的剛度就變小，在平面外荷載的壓力作用下，膜材的變形就變大，影響膜結(jié)構(gòu)的外觀造型，嚴(yán)重時影響膜材安全，造成工程事故。可見，膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力是影響膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用的重要因素，因此，對膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的測量顯得尤為重要。
[0003]目前，測量膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的方法之一為用彈射法。“彈射法”的基本原理參見圖1，將一質(zhì)點小球發(fā)射到一固定邊界的張拉膜面，使該膜面產(chǎn)生振動，同時小球被彈回。由于在上述過程中，小球的動能被膜面振動、空氣阻尼及碰撞所消耗，小球反彈到原位置的速度必然小于其發(fā)射時的速度。因此，分別測量經(jīng)緯兩方向的每方向上小球的入射速度％、反射速度Vt及膜面的最大振幅Tmax，將上述測量值及小球的質(zhì)量Hltl代入下式中，獲得膜材的預(yù)張力
【權(quán)利要求】
1.一種膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的測量方法，其特征在于，包括: 以膜面上兩點為目標(biāo)點，固定所述膜面； 測量所述固定后的膜面在所述兩個目標(biāo)點之間的膜條長度L ； 在所述兩個目標(biāo)點確定的線段中點處，向所述膜面垂直施加作用力F，以使所述膜面產(chǎn)生垂直于膜面方向的位移； 測量所述位移δ ； 將測量獲得的所述膜條長度L、所述作用力F、所述位移δ、預(yù)先獲得的所述膜面的彈性模量E及預(yù)先獲得的所述膜面的橫截面積A代入下述目標(biāo)式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)式的建立過程包括: 預(yù)設(shè)固定前未施加預(yù)張力的膜面在所述兩個目標(biāo)點之間的初始長度為Ltl，且預(yù)設(shè)施加所述作用力后的膜面在所述兩個目標(biāo)點之間的變形長度為L1，且預(yù)設(shè)固定后的膜面比固定前未施加預(yù)張力的膜面在所述兩個目標(biāo)點之間增加的長度為A1，且預(yù)設(shè)施加所述作用力后的膜面比固定后的膜面在所述兩個目標(biāo)點之間增加的長度為A2，且預(yù)設(shè)施加所述所用力后的膜面比固定前未施加預(yù)張力的膜面在所述兩個目標(biāo)點之間增加的長度為A3，且預(yù)設(shè)固定后的膜面對應(yīng)的預(yù)張力為T，且預(yù)設(shè)施加所述作用力后的膜面對應(yīng)的預(yù)張力為T'；

依據(jù)幾何關(guān)系可知:Δ 2 = A3-A1,依據(jù)胡克定律可知:
3.一種膜結(jié)構(gòu)預(yù)張力的測量裝置，其特征在于，包括:支撐架及施力桿；其中: 所述支撐架包括兩個支腳，且每個所述支腳均可與膜面垂直固定連接； 所述支撐架還包括固定桿，且所述固定桿中點處設(shè)置有孔，以使所述施力桿通過； 所述施力桿上設(shè)置有刻度及測力計，且所述施力桿與所述膜面共面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，每個所述支腳上均設(shè)置有吸盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，每個所述吸盤均與抽氣裝置相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括:套筒，以使所述施力桿通過；其中， 所述套筒與所述固定桿固定連接，且所述套筒與每個所述支腳均平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述套筒內(nèi)壁上設(shè)置有螺紋，且所述施力桿上設(shè)置有與所述套筒上的螺紋相適配的螺紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述支撐架還包括:限位桿；其中， 所述限位桿上設(shè)置有孔，以使所述施力桿通過； 所述測力計設(shè)置于所述固定桿及所述限位桿之間的施力桿上。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述施力桿靠向所述膜面的頂端為半圓形，且該頂端進行過拋光處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述支撐架的跨度為[200-500]mm間的任意數(shù)值。
【文檔編號】G01L5/06GK104034473SQ201410293747
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】劉長江, 楊佳皓, 陽小燕, 袁雙, 張碩, 劉舟洋, 楊潤壇 申請人:成都理工大學(xué)