發(fā)布時間：2017-12-21 00:18

  本文關(guān)鍵詞：基于埋入式光纖傳感器的固體火箭發(fā)動機(jī)健康監(jiān)測系統(tǒng)　出處：《湖南大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是通過探測結(jié)構(gòu)主體在超負(fù)荷狀態(tài)前后的響應(yīng)變化或者通過對結(jié)構(gòu)主體長期的數(shù)據(jù)監(jiān)測,來實現(xiàn)對工程結(jié)構(gòu)健康狀況信息的讀取,同時將測得的信號進(jìn)行量化和評估,進(jìn)一步判斷主體結(jié)構(gòu)性能的變化狀況,為管理者或者智能系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)健康的評判依據(jù)。目前,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展的時期。由于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)能夠經(jīng)濟(jì)且有效地解決大型結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代化設(shè)備的實時健康監(jiān)測問題,能夠有效避免突然的結(jié)構(gòu)變化帶來的重大事故和生命財產(chǎn)損失,有些文獻(xiàn)把結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測描述成能夠用最少的人力、物力、財力來實時自動監(jiān)測和觀察結(jié)構(gòu)健康狀況的最優(yōu)方案。由于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的有效性和經(jīng)濟(jì)性,近些年結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)得到越來越多的學(xué)者和政府機(jī)關(guān)的關(guān)注。固體火箭發(fā)動機(jī)的火藥柱是由火藥和粘合劑分層澆鑄而成。由于復(fù)合材料的工藝穩(wěn)定性相對較差,這些復(fù)合材料的粘合劑在生產(chǎn)、存儲和運(yùn)輸過程中容易出現(xiàn)夾雜、孔隙、裂紋等缺陷和損傷。本論文利用屈服應(yīng)變較大的聚合物光纖設(shè)計了一臺能用于固體火箭發(fā)動機(jī)假藥試件應(yīng)變監(jiān)測的便攜式儀器。雖然目前有很多種能夠用于應(yīng)變監(jiān)測的傳感器,例如電阻應(yīng)變片、光纖光柵應(yīng)變傳感器以及其它的一些應(yīng)變傳感器,但是這些傳感器幾乎都不能用于固體火箭發(fā)動機(jī)火藥層間的應(yīng)變監(jiān)測,其原因有兩個:一個是現(xiàn)有的應(yīng)變傳感器一般會有電流引入,火藥層屬于易燃易爆的危險品,不能有電流的引入;另外一個是現(xiàn)有傳感器基底材料的應(yīng)變范圍限制了其應(yīng)變測試范圍。通過測試發(fā)現(xiàn)火藥層間的破壞應(yīng)變可以達(dá)到24.6%。為了解決這種易燃材料大應(yīng)變測試的難題,本論文將聚合物光纖拉伸過程中的軸向應(yīng)變轉(zhuǎn)化為彎曲角度的變化去設(shè)計對應(yīng)的大應(yīng)變傳感器。論文首先通過理論計算的方法研究了聚合物光纖的彎曲損耗單調(diào)性,通過計算發(fā)現(xiàn)在小半徑彎曲時,聚合物光纖具有很好的彎曲靈敏度和彎曲單調(diào)性。但是在實驗測試中卻發(fā)現(xiàn)聚合物光纖在小半徑彎曲時誘導(dǎo)了光纖的回音壁模式(Whispering gallery modes,WGMs)。彎曲過程中,當(dāng)WGMs和纖芯模滿足耦合條件時,兩者之間會產(chǎn)生相互耦合而導(dǎo)致聚合物光纖的彎曲損耗呈現(xiàn)出振蕩現(xiàn)象。通過對聚合物光纖WGMs產(chǎn)生機(jī)理研究發(fā)現(xiàn),用刀片切除部分纖芯和包層的方法可以消除聚合物光纖的彎曲損耗振蕩現(xiàn)象。然后利用處理過的聚合物光纖的彎曲損耗單調(diào)性設(shè)計了損耗隨著彎曲角度變化的聚合物光纖大應(yīng)變傳感器,并且在論文中研究了這個聚合物光纖傳感器的相關(guān)性能。同時,根據(jù)聚合物光纖大應(yīng)變傳感器的特性設(shè)計出了配套的測試系統(tǒng),測試系統(tǒng)能夠在-25℃到45℃范圍內(nèi)不受外界溫度及其它環(huán)境因素的影響而保持較好的穩(wěn)定性。通過對測試樣品的拉伸應(yīng)變測試發(fā)現(xiàn)論文設(shè)計的聚合物光纖大應(yīng)變測試系統(tǒng)能夠有效監(jiān)測假藥試件在拉伸過程中的應(yīng)變變化、裂紋出現(xiàn)過程以及斷裂過程。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V435;TP212

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣淑芳,郭興旺,沈京玲,張存林;固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱層脫粘的紅外熱波無損檢測[J];激光與紅外;2005年08期

2 李杰,趙昕;結(jié)構(gòu)時域識別的超單元法[J];振動工程學(xué)報;2005年01期

3 楊智春,于哲峰;結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的損傷檢測技術(shù)研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2004年02期

4 趙昕,李杰;未知集中荷載和風(fēng)荷載共同作用下的結(jié)構(gòu)識別問題研究[J];計算力學(xué)學(xué)報;2004年02期

5 趙昕,李杰;非線性參數(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)識別[J];振動與沖擊;2004年01期

6 張吉堂,路宏年;火箭發(fā)動機(jī)多層粘接結(jié)構(gòu)的雙模式檢測[J];固體火箭技術(shù);2003年04期

7 胡自力,熊克,楊紅;基于智能材料結(jié)構(gòu)的幾種損傷評價方法[J];航空學(xué)報;2002年01期

8 陳雋,李杰;系統(tǒng)非線性參數(shù)識別的松馳法[J];振動工程學(xué)報;2001年04期

9 鄭明剛,劉天雄,陳兆能;基于頻響函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2001年03期

10 歐進(jìn)萍,肖儀清,黃虎杰,段忠東,張濤,李維星;海洋平臺結(jié)構(gòu)實時安全監(jiān)測系統(tǒng)[J];海洋工程;2001年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周星光;監(jiān)測微波熱療機(jī)輸出功率衰減的方法和裝置的研究[D];湖南大學(xué);2012年

2 戴紅;高精度電子壓力計的研究[D];西安科技大學(xué);2008年

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本文編號：1313957