本发明涉及微型流体控制和结构失稳力学的，特别涉及一种柔性浅拱结构侧向载荷下跳变行为研究的试验装置。
背景技术：
1、浅拱一般指高度小于1/5长度的拱形结构，具有承载能力强、结构简单轻便、加工制作方便等诸多优点，在传统力学领域被广泛应用作为桥梁、房屋的建筑结构。
2、近些年，浅拱在外载荷作用下会发生可控失稳鞍点跳跃变形（saddle-pointsnap-through，简称鞍点跳变）的特性被更多地关注，从而可在管路中充当类似阀门的柔性流体控件。在流道、流体机械不断向自动化、微型化等方向发展的趋势下，浅拱结构在柔性流体控制领域获得了很大的应用空间。图2是浅拱结构应用于微型流体控制领域的示例原理图，当流体入口压力增大时，浅拱发生从构型2到构型1的跳跃变形（跳变），截面扩大，压力降低，浅拱保持当前形状，因此，通过柔性浅拱的跳变可以控制流体压力，避免流体压力过大。
3、研究浅拱在侧向力作用下的跳变特性规律对完善浅拱控制件的设计灵活度、控制方法以及提高对浅拱的控制精度和可靠性具有重要意义。图3是侧向力作用下柔性浅拱的典型侧向力-侧向位移关系(图3（a）)、侧向力-轴向力关系的示意图(图3（b）)。如图3（a）所示，在侧向位移增大下，侧向力呈现先增大、后减小、再增大的趋势，且侧向力可呈现为负值；如图3（b）所示，侧向力和轴向力的关系作用复杂，典型地，初始状态下侧向力和轴向力均为零，侧向加载后，侧向力和轴向力先同步增大后，后续侧向力减小，接着轴向力开始减小，侧向力可能减小到负值，最后侧向力再次增大到较大的正值。目前还没有一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其旨在解决现有技术中没有具体试验装置的技术问题。
2、为实现上述目的，本发明提出了一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，包括用于夹持试验件的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具固定于第一滑块，所述第二夹具固定于第二滑块；还包括一与所述试验件连接的压头，所述压头上连接有力传感器；还包括一用于记录所述压头轴向位置的轴向位移传感器和用于记录所述压头径向位置的径向位移传感器。
3、作为优选，还包括一工业高速摄影装置，所述工业高速摄影装置包括一工业高速相机、用于安装所述工业高速相机的相机托架、用于安装所述相机托架的光轴立杆和用于固定所述光轴立杆的底座。
4、作为优选，所述力传感器固定在力传感器固定件上，所述力传感器固定件固定在同步平板上，所述同步平板上还固定有位移传感器固定件，所述径向位移传感器安装在所述位移传感器固定件上。
5、作为优选，所述力传感器固定件固定在第一上滑块上，所述位移传感器固定件固定在第二上滑块上，所述第一上滑块和第二上滑块固定在上导轨上，所述上导轨固定在上导轨固定板上，所述上导轨固定板固定在下滑块上，所述下滑块固定在下导轨上。
6、作为优选，所述上导轨固定板上设置有凸起，所述径向位移传感器的压杆为弹簧自回复式压杆，所述径向位移传感器与所述凸起部分法向点接触。
7、作为优选，所述轴向位移传感器通过压板固定在底座转接板上，所述轴向位移传感器的自回复式拉压杆和下滑块侧面连接。
8、作为优选，所述第一夹具固定于在轴向力传感器的外伸拉压杆上，所述轴向力传感器固定在所述第一高度垫板上，所述第一高度垫板安装在第一滑块上，所述第二夹具固定在所述第二高度垫板上，所述第二高度垫板安装在第二滑块；所述第一滑块和第二滑块由侧向位移滑台、轴向位移滑台、转动平台由下到上组装而成。
9、作为优选，所述轴向力传感器、力传感器、轴向位移传感器和径向位移传感器采集的数据均通过plc采集到的计算机中。
10、作为优选，所述压头为带特氟龙表面涂层的双向压头，包括第一固定孔和设置在压头远端的左压头，在左压头上连接有压头连接板，在所述压头连接板上设置有右压头，所述左压头和右压头之间设置有间隙。
11、作为优选，所述压头包括第二固定孔和设置在压头远端的活动盖板，在所述活动盖板上设置有两个滚动轮，两个所述滚动轮之间设置有间隙。
12、与现有技术相比，本发明提供的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置的有益效果为：试验装置可精确通过轴向压缩距离，控制柔性浅拱初始弯曲度，同步监控侧向力、侧向位移、轴向力的瞬时变化，可以任意调节侧向力的轴向加载位置，通过双向压头实现侧向压力或拉力加载，通过表面喷涂特氟龙涂层或者滚动轮形式减小滑动摩擦，并将全部过程通过工业高速相机记录到电脑上，为准确实现对柔性浅拱鞍点跳变行为广泛的参数分析，研究鞍点跳变发生的条件和机理，最终对柔性浅拱在流体控制和结构失稳领域的应用研究有一定参考价值。
13、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
1.一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：包括用于夹持试验件的第一夹具（8-1）和第二夹具（8-2），所述第一夹具（8-1）固定于第一滑块（6-1），所述第二夹具（8-2）固定于第二滑块（6-2）；还包括一与所述试验件连接的压头（26），所述压头（26）上连接有力传感器（9）；还包括一用于记录所述压头（26）轴向位置的轴向位移传感器（14）和用于记录所述压头（26）径向位置的径向位移传感器（19）。
2.如权利要求1所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：还包括一工业高速摄影装置（3），所述工业高速摄影装置（3）包括一工业高速相机（10）、用于安装所述工业高速相机（10）的相机托架（11）、用于安装所述相机托架（11）的光轴立杆（12）和用于固定所述光轴立杆（12）的底座（29）。
3.如权利要求1所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述力传感器（9）固定在力传感器固定件（20-2）上，所述力传感器固定件（20-2）固定在同步平板（23）上，所述同步平板（23）上还固定有位移传感器固定件（20-1），所述径向位移传感器（19）安装在所述位移传感器固定件（20-1）上。
4.如权利要求3所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述力传感器固定件（20-2）固定在第一上滑块（21-2）上，所述位移传感器固定件（20-1）固定在第二上滑块（21-1）上，所述第一上滑块（21-2）和第二上滑块（21-1）固定在上导轨上，所述上导轨固定在上导轨固定板（25）上，所述上导轨固定板（25）固定在下滑块（22）上，所述下滑块（22）固定在下导轨（24）上。
5.如权利要求4所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述上导轨固定板（25）上设置有凸起，所述径向位移传感器（19）的压杆为弹簧自回复式压杆，所述径向位移传感器（19）与所述凸起部分法向点接触。
6.如权利要求4所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述轴向位移传感器（14）通过压板（15）固定在底座转接板（18）上，所述轴向位移传感器（14）的自回复式拉压杆和下滑块（22）侧面连接。
7.如权利要求1所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述第一夹具（8-1）固定于在轴向力传感器（7）的外伸拉压杆上，所述轴向力传感器（7）固定在所述第一高度垫板（5-1）上，所述第一高度垫板（5-1）安装在第一滑块（6-1）上，所述第二夹具（8-2）固定在所述第二高度垫板（5-2）上，所述第二高度垫板（5-2）安装在第二滑块（6-2）；所述第一滑块（6-1）和第二滑块（6-2）由侧向位移滑台、轴向位移滑台、转动平台由下到上组装而成。
8.如权利要求7所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述轴向力传感器（7）、力传感器（9）、轴向位移传感器（14）和径向位移传感器（19）采集的数据均通过plc（30）采集到的计算机（13）中。
9.如权利要求1所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述压头（26）为带特氟龙表面涂层的双向压头，包括第一固定孔（261）和设置在压头（26）远端的左压头（262），在左压头（262）上连接有压头连接板（263），在所述压头连接板（263）上设置有右压头（264），所述左压头（262）和右压头（264）之间设置有间隙。
10.如权利要求1所述的一种柔性浅拱结构跳变行为研究的试验装置，其特征在于：所述压头（26）包括第二固定孔（265）和设置在压头（26）远端的活动盖板（266），在所述活动盖板（266）上设置有两个滚动轮（267），两个所述滚动轮（267）之间设置有间隙。
