本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感的薄板應(yīng)力波檢測(cè)技術(shù)

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【摘要】：近年來(lái),隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,板狀材料被廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)、航空航天、造船以及建筑裝飾等領(lǐng)域。而板狀材質(zhì)作為大型機(jī)械的部件,在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到外力的沖擊碰撞等作用,從而導(dǎo)致材質(zhì)受損,或者因長(zhǎng)期使用而老化,因此有必要對(duì)其進(jìn)行高質(zhì)量的力學(xué)檢測(cè),以滿足工程需要、避免財(cái)產(chǎn)損失,甚至人員傷亡。傳統(tǒng)的電磁式傳感技術(shù)已滿足不了高精度的要求,光纖光柵作為一種新型傳感器,具有電磁式傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),其質(zhì)量輕、體積小、精度高、且不受電磁感受、適合在惡劣環(huán)境下工作,因此在實(shí)際工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。應(yīng)力波信號(hào)遇到裂紋、分層等缺陷時(shí),會(huì)發(fā)生反射、散射和透射,且信號(hào)中攜帶大量缺陷信息,通過(guò)探測(cè)、分析該信號(hào),可查明結(jié)構(gòu)性能的好壞,從而為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。本文基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真,對(duì)板在受沖擊時(shí)形成的應(yīng)力波進(jìn)行了分析,并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。本文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1、首先介紹了板中應(yīng)力波的種類以及超聲應(yīng)力波,簡(jiǎn)述了光纖光柵的發(fā)展概況、應(yīng)用現(xiàn)狀以及信號(hào)解調(diào)方法,全面介紹了薄板應(yīng)力波檢測(cè)的研究現(xiàn)狀。2、系統(tǒng)分析了光纖光柵的工作原理和傳感特性。分別分析了無(wú)限薄板和有限薄板中應(yīng)力波的形成及傳輸；還分析了薄板應(yīng)力波遇到不同介質(zhì)時(shí)的反射和折射,最后簡(jiǎn)介了薄板中的塑性應(yīng)力波。3、利用ANSYS軟件建立薄板與沖擊桿模型,并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力仿真分析,得到了板受沖擊后的應(yīng)力分布情況,在仿真過(guò)程中改變沖擊桿的尺寸、沖擊速度以及板的材料屬性和板厚,觀察測(cè)得的應(yīng)力時(shí)程。同時(shí)根據(jù)仿真結(jié)果,確定板表面應(yīng)力波檢測(cè)節(jié)點(diǎn)。4、搭建沖擊裝置,利用光纖光柵應(yīng)變傳感器對(duì)板中應(yīng)力波進(jìn)行檢測(cè)。改變沖擊桿尺寸、沖擊速度以及板的材料等參數(shù),監(jiān)測(cè)應(yīng)力波的變化情況,記錄節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)變時(shí)程,得到了與仿真基本一致的結(jié)果。最后利用超聲激勵(lì)-光纖光柵檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋁合金板中的裂縫進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)示波器顯示信息,判斷裂縫位置。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵傳感器 薄板 有限元仿真 應(yīng)力波
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB302.5
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 課題研究背景及意義16
• 1.2 應(yīng)力波的基本概述16-20
• 1.2.1 應(yīng)力波的產(chǎn)生16-17
• 1.2.2 薄板中的應(yīng)力波17-19
• 1.2.3 超聲波激勵(lì)19-20
• 1.3 光纖光柵傳感20-26
• 1.3.1 光纖光柵技術(shù)發(fā)展概況20-21
• 1.3.2 光纖光柵傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀21
• 1.3.3 光纖光柵傳感器信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)21-26
• 1.4 薄板應(yīng)力波檢測(cè)的研究現(xiàn)狀26-28
• 1.4.1 應(yīng)力波研究現(xiàn)狀26
• 1.4.2 薄板應(yīng)力波研究現(xiàn)狀26-28
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容28-30
• 第二章 基于光纖光柵傳感的薄板應(yīng)力波檢測(cè)原理30-42
• 2.1 光纖光柵傳感器的工作原理30-31
• 2.1.1 光纖光柵傳感原理30
• 2.1.2 光纖光柵傳感特性30-31
• 2.2 一維應(yīng)力波的傳播31-33
• 2.3 薄板中應(yīng)力波的傳播33-41
• 2.3.1 無(wú)限板中的縱波33-34
• 2.3.2 無(wú)限板中的橫波34-35
• 2.3.3 無(wú)限板中的表面波35-38
• 2.3.4 有限板中的應(yīng)力波38-40
• 2.3.5 薄板中應(yīng)力波的反射與折射40-41
• 2.4 薄板中的塑性應(yīng)力波41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 薄板沖擊加載模擬與應(yīng)力波傳播過(guò)程分析42-58
• 3.1 有限元模型的建立42-43
• 3.1.1 有限元分析方法簡(jiǎn)介42
• 3.1.2 模型建立42-43
• 3.2 薄板有限元仿真43-45
• 3.2.1 幾何模型建立及材料屬性設(shè)置43-44
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分與單元選擇44-45
• 3.2.3 邊界條件及求解時(shí)間設(shè)置45
• 3.3 薄板應(yīng)力波仿真結(jié)果及分析45-57
• 3.3.1 薄板水平方向表面應(yīng)力波傳播規(guī)律45-50
• 3.3.2 板厚對(duì)應(yīng)力波的影響50-52
• 3.3.3 材質(zhì)對(duì)應(yīng)力波的影響52-53
• 3.3.4 沖擊速度對(duì)應(yīng)力波的影響53-54
• 3.3.5 沖擊桿尺寸對(duì)應(yīng)力波的影響54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 基于光纖光柵傳感的薄板應(yīng)力波檢測(cè)及在裂紋探測(cè)方面的應(yīng)用58-72
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置58-60
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-69
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程60-63
• 4.2.2 沖擊桿尺寸對(duì)薄板表面應(yīng)力波的影響63-65
• 4.2.3 沖擊速度對(duì)薄板表面應(yīng)力波的影響65-66
• 4.2.4 薄板材質(zhì)對(duì)應(yīng)力波的影響66-67
• 4.2.5 板厚對(duì)應(yīng)力波的影響67-69
• 4.3 薄板應(yīng)力波檢測(cè)在裂紋探測(cè)方面的應(yīng)用69-71
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置69-70
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-73
• 5.1 總結(jié)72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 曹宇鵬;馮愛(ài)新;薛偉;花國(guó)然;;激光沖擊波誘導(dǎo)2024鋁合金表面動(dòng)態(tài)應(yīng)變特性試驗(yàn)研究及理論分析[J];中國(guó)激光;2014年09期

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3 劉斌;;利用滲透檢測(cè)技術(shù)檢驗(yàn)人工關(guān)節(jié)金屬零件的表面缺陷[J];材料工程;2009年05期

4 毛勇建;李玉龍;;桿中嵌入薄板的應(yīng)力波傳播行為[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

5 陸兆峰;秦e，

本文編號(hào)：944760