本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜受力狀態(tài)光纖光柵應(yīng)變傳遞及工程化設(shè)計

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【摘要】：光纖布拉格光柵(FBG)應(yīng)變傳感器已經(jīng)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用,其測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對能否正確評定結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)有著重要影響。但是,經(jīng)過封裝后的FBG傳感器的測試應(yīng)變與被測基體的真實應(yīng)變存在一定差異。封裝層與被測基體材料性能之間的差異、基體的損傷累積、傳感器的結(jié)構(gòu)形式等因素都有可能對光纖光柵與被測基體之間的應(yīng)變傳遞造成影響。有必要針對以上情況分析FBG傳感器的應(yīng)變傳遞機理,以對傳感器進行合理設(shè)計,降低測試誤差,獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)應(yīng)變場。本文以玻璃纖維增強塑料(GFRP)材料封裝的FBG應(yīng)變傳感器(GFRP-FBG應(yīng)變傳感器)為分析對象,從考慮混凝土基體彈塑性和長期蠕變特征的埋入式傳感器的應(yīng)變傳遞分析、可更換表面式傳感器的應(yīng)變傳遞分析以及基于應(yīng)變傳遞理論的工程化FBG應(yīng)變傳感器設(shè)計等方面開展研究,主要研究內(nèi)容如下：(1)對于埋入混凝土中的GFRP-FBG應(yīng)變傳感器,基于彈性應(yīng)變傳遞理論,分別考慮混凝土基體的彈塑性行為和長期蠕變行為,選取適宜的本構(gòu)關(guān)系,對應(yīng)變傳遞理論進行推導(dǎo),并通過有限元模擬對理論的合理性進行驗證。基于應(yīng)變傳遞理論公式,分析各參數(shù)對平均應(yīng)變傳遞率的影響,選擇不利條件作為后續(xù)傳感器設(shè)計的基本計算條件。(2)基于結(jié)構(gòu)力學(xué)中求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法推導(dǎo)了一種新型的可更換表面式GFRP-FBG傳感器的應(yīng)變傳遞理論,并建立有限元模型對理論計算進行了驗證�；趹�(yīng)變傳遞理論公式,分析支座參數(shù)與感知構(gòu)件參數(shù)對傳感器平均應(yīng)變傳遞率的影響,為后續(xù)傳感器設(shè)計提供一定的參考。(3)綜合建筑工程材料和服役環(huán)境兩個方面,分析土木工程對FBG應(yīng)變傳感器的需求�；趹�(yīng)變傳遞理論和土木工程的具體需求,對埋入式GFRP-FBG應(yīng)變傳感器和可更換表面式GFRP-FBG應(yīng)變傳感器進行設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：光纖布拉格光柵 應(yīng)變傳遞 埋入式傳感器 可更換表面式傳感器 傳感器設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU317
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 光纖光柵應(yīng)變傳感器的原理12-14
• 1.3 光纖光柵傳感器應(yīng)變傳遞理論的研究進展14-18
• 1.4 本文主要研究工作18-20
• 2 考慮混凝土基體彈塑性的埋入式FBG傳感器應(yīng)變傳遞分析20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 考慮混凝土基體彈塑性的FBG傳感器應(yīng)變傳遞理論20-27
• 2.2.1 混凝土基體的彈塑性本構(gòu)關(guān)系20-22
• 2.2.2 考慮混凝土基體彈塑性的應(yīng)變傳遞理論22-27
• 2.3 考慮混凝土基體彈塑性的FBG傳感器應(yīng)變傳遞有限元模擬27-34
• 2.3.1 有限元軟件選用的混凝土損傷塑性模型27-28
• 2.3.2 規(guī)范中的混凝土彈塑性本構(gòu)關(guān)系與有限元軟件的對應(yīng)28
• 2.3.3 有限元建模28-30
• 2.3.4 有限元結(jié)果分析30-34
• 2.4 考慮混凝土基體彈塑性的應(yīng)變傳遞影響因素分析34-37
• 2.4.1 混凝土的彈塑性發(fā)展?fàn)顟B(tài)34
• 2.4.2 混凝土標(biāo)號34-35
• 2.4.3 FBG傳感器的標(biāo)距35-36
• 2.4.4 FBG傳感器的封裝半徑36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 3 考慮混凝土基體蠕變的埋入式FBG傳感器應(yīng)變傳遞分析38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 考慮混凝土基體蠕變的FBG傳感器應(yīng)變傳遞理論38-42
• 3.2.1 混凝土基體的蠕變本構(gòu)關(guān)系38-41
• 3.2.2 考慮混凝土基體蠕變的應(yīng)變傳遞理論41-42
• 3.3 考慮混凝土基體蠕變的FBG傳感器應(yīng)變傳遞有限元模擬42-48
• 3.3.1 有限元軟件中的粘彈性本構(gòu)模型42-43
• 3.3.2 規(guī)范中的混凝土蠕變本構(gòu)關(guān)系與有限元軟件的對應(yīng)43
• 3.3.3 有限元建模43-45
• 3.3.4 有限元結(jié)果分析45-48
• 3.4 考慮混凝土基體蠕變的應(yīng)變傳遞影響因素分析48-52
• 3.4.1 時間48
• 3.4.2 混凝土標(biāo)號48-49
• 3.4.3 周圍環(huán)境相對濕度49-50
• 3.4.4 基體的理論厚度50
• 3.4.5 FBG傳感器的標(biāo)距50-51
• 3.4.6 FBG傳感器的封裝半徑51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 4 可更換表面式FBG傳感器的應(yīng)變傳遞分析53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 可更換表面式FBG傳感器的應(yīng)變傳遞理論53-57
• 4.2.1 可更換表面式FBG傳感器的結(jié)構(gòu)與封裝53-54
• 4.2.2 可更換表面式FBG傳感器的應(yīng)變傳遞理論54-57
• 4.3 可更換表面式FBG傳感器的應(yīng)變傳遞有限元模擬57-60
• 4.3.1 有限元建模57-59
• 4.3.2 有限元結(jié)果分析59-60
• 4.4 可更換表面式FBG傳感器的應(yīng)變傳遞影響因素分析60-63
• 4.4.1 支座高度與支座橫截面慣性矩60-61
• 4.4.2 支座橫截面面積61
• 4.4.3 FBG傳感器的標(biāo)距61-62
• 4.4.4 FBG傳感器的封裝層半徑62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 基于應(yīng)變傳遞理論的工程化GFRP-FBG應(yīng)變傳感器設(shè)計64-76
• 5.1 引言64
• 5.2 土木工程對應(yīng)變傳感器的需求64-67
• 5.3 FBG應(yīng)變傳感器封裝材料的選擇67
• 5.4 埋入式GFRP-FBG應(yīng)變傳感器的設(shè)計67-71
• 5.4.1 基于考慮混凝土彈塑性應(yīng)變傳遞理論的傳感器設(shè)計67-69
• 5.4.2 基于考慮混凝土蠕變應(yīng)變傳遞理論的傳感器設(shè)計69-70
• 5.4.3 工程化埋入式GFRP-FBG應(yīng)變傳感器的設(shè)計70-71
• 5.5 可更換表面式GFRP-FBG應(yīng)變傳感器的設(shè)計71-75
• 5.5.1 可更換表面式傳感器的受壓失穩(wěn)問題71-72
• 5.5.2 基于應(yīng)變傳遞理論的傳感器設(shè)計72-73
• 5.5.3 工程化可更換表面式GFRP-FBG應(yīng)變傳感器的設(shè)計73-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 6 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況82-83
• 致謝83-84

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