力可控磁性瞬开夹 【技术领域】
本发明属于土木和机械领域，涉及一种磁性夹具，尤其是在一定力作用下能瞬间自动打开的磁性夹具。
背景技术
对于安全等级较高的公共建筑，有必要对其进行抗连续性倒塌分析，并在试验室中进行连续性倒塌试验，以弄清机理及可能的破坏形式，从而在设计中提高建筑物的安全性。连续性倒塌试验中可能的构件破断，目前，一般都是采用试验人员手动破坏来模拟，安全性差，而且无可重复利用性。因此，需要设计一种特别的装置以有效的进行连续性倒塌试验，且具有可靠的安全性及重复性。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种力可控磁性瞬开夹，其在连续性倒塌试验中具有安全性和可靠性，且无需试验人员手动破坏来模拟，其能在达到一定力值时瞬间打开，而且可以方便地通过调节力臂长度以及磁铁的规格在较大范围内控制该打开时的力值大小。
为达到以上目的，本发明的解决方案是：
一种力可控磁性瞬开夹，其包括力臂杆、夹头、磁块，力臂杆一端固定夹头，夹头顶部固定可绕轴转动的活动连接件以连接两力臂杆，力臂杆设有滑槽，磁块固定于该滑槽内，两夹头相对侧设有开槽。
进一步，所述两力臂杆闭合时平行且两夹头及磁块对应贴合，夹头内侧开槽形状与构件相配合。
所述力臂杆远离夹头端的端部弯折。
所述力臂杆的弯折部设置为可折合的活动连接。
所述滑槽开在力臂杆长度的1/3位置以下。
所述磁块采用螺钉及螺母固定于滑槽上，其下垫有垫圈。
所述力臂杆与夹头、夹头与活动连接件间采用螺钉固定。
所述磁块采用钕铁硼强磁。
所述活动连接件为铜合页。
所述力臂杆的滑槽两侧标有刻度，其值代表某一规格的磁铁置于该位置时夹子打开的构件内力，通过试验标定。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：通过调节磁铁的规格以及磁铁在滑槽中的位置，可以方便地控制本发明在需要的力值下瞬间打开，结构简单，操作方便，效果稳定。
【附图说明】
图1是本发明的俯视图。
图2是沿图1中A-A线的剖面图。
图3是沿图1中B-B线的剖面图。
图4是配合本发明使用的构件的连接接头。
图5是本发明的受力原理图。
图中1.铜合页 2.第一M3螺钉 3.第二M3螺钉 4.夹头 5.可调力臂杆 6.滑槽 7.第三M3螺钉 8.强磁铁 9.垫圈 10.螺母 11.手柄12.连接接头 13.构件。
【具体实施方式】
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，夹头4通过第二螺钉3固定于可调力臂杆5一端端部，力臂杆5的另一端端部弯折90°，可直接作为手柄11，以便于打开夹子用于安装。该弯折部主要是起把手的作用，以便于安装时打开夹子及防止磁铁吸力过强时自动闭合伤到操作者，其进一步可以设计为活动连接结构，在其不使用时可将其折合以方便存放及减少存放空间。两根固定有夹头4端的可调力臂杆的端部在夹头4顶部通过第一螺钉2与铜合页1相连，以实现自由转动、夹子开合的功能。夹头的尺寸由构件尺寸确定，其内侧可以设置为如图1所示的两个半圆，也可以设置为其他与构件结构相配合的形状，其闭合时的夹头内尺寸应等于构件的外尺寸，使夹头正好能扣住构件。带锥形孔的圆柱状强磁铁8通过第三螺钉7配合螺母10固定在可调力臂杆5的滑槽6中。由于不同规格的磁铁高度不同，通过调节磁铁底部垫圈9的数量以保持自然状态下两力臂杆5的平行。磁铁的固定位置可根据所需要的力值大小在滑槽6中移动。力臂杆5的长度由所要控制的打开时的最大力值及容许的试验操作空间确定，其宽度、厚度应满足力学要求，保证连接处及开孔削弱处的安全；滑槽6最好开在力臂杆5长度的1/3位置以下，保证力臂杆5能储蓄一定的弹性势能，夹子可以瞬间打开，滑槽6的宽度取3.5mm，以保证M3螺钉可以在滑槽中自由移动。
在正常状态下，本发明是闭合的。使用时其目的是这样实现的：将本发明打开，按照此时构件所需承受的拉压力选择合适地磁铁规格并调整到滑槽中合适刻度处，磁铁高度由垫圈数量控制，固定对中两块磁铁，用夹头4夹住构件13的连接接头12的齿接部分(两连接接头采用如图4所示的齿接形式，贴合后的外形尺寸与构件相同，截面为实心截面)，夹好后，由于磁铁8的相互吸引力，本发明自动闭合。此时，利用本发明的夹头4对连接接头12的环向约束力及两连接接头12的承压接触，该构件可以和正常构件一样传递拉压力。当超过刻度所示的力值时，磁铁分开，力臂杆的弹性势能瞬间释放，本发明瞬时打开。
本发明采用杠杆原理，以铜合页的铰链中心为支点，整个力臂杆为杠杆。有公式：F1·L1＝F2·L2，如图5所示，其中，F1为构件的连接接头对本发明的夹头的环向张力；L1为铰链中心到构件中心的距离；F2为两块磁铁的相互吸引力，其值可通过改变磁铁规格进行调节；L2为铰链中心到磁铁中心的距离，其值可通过磁铁在滑槽中滑动调节。利用杠杆原理，F1大部分转化为强磁铁的相互吸引力，但由于力臂杆并非完全刚性，部分能量将转换为力臂杆的弹性势能储存起来。
在常温的普通环境中，统一规格的强磁吸力极为稳定，当F2超过该力值时，磁铁分开，磁吸力减小，力臂杆的弹性势能瞬间释放，本发明瞬间打开，连接接头不再承受拉压力，从而实现构件破断失效的效果。
利用简单的拉伸实验，通过调节磁铁的规格(磁吸力大小)以及磁铁在滑槽中的位置(力臂长度)，标定不同规格的磁铁在不同位置所能控制的构件内力大小，并用刻度标示在力臂杆上，以便使用。
利用本发明及配套的连接接头，可以控制构件在所需要的内力作用下瞬间自动破断，有效地模拟连续性倒塌的过程。在装置安装完成后，并不需要试验者手动操作，既保护了试验者安全，同时本发明与连接接头可反复利用。
另外，本发明也可应用于结构的关键构件中，起到“结构保险丝”的作用。当整个结构在某种工况下的受力超过预先设定的警戒线时，通过本发明触发关键构件的破断，改变结构频率及荷载传递路径，从而起到保护整个结构的作用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。