為了使用光纖傳感器監(jiān)測(cè)艙體薄壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài),提前預(yù)警結(jié)構(gòu)疲勞,需要對(duì)光纖-薄壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞特性進(jìn)行分析.利用光纖對(duì)應(yīng)力的敏感性,建立了光纖-薄壁結(jié)構(gòu)的理論模型,分析得到應(yīng)力傳遞率為0.659.通過(guò)ANSYS有限元軟件對(duì)光纖-薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力仿真,在不同的載荷下施加兩種約束,得到應(yīng)力仿真結(jié)果.通過(guò)對(duì)比仿真結(jié)果表明,在豎直約束施加的條件下,結(jié)構(gòu)中心區(qū)域的仿真結(jié)果可以更好地表征應(yīng)力傳遞特性. 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,41(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)模型圖和微元體受力分析示意圖

在ANSYS有限元仿真軟件中, 建立50 cm×50 cm×1 cm的普通鋼材質(zhì)的薄壁結(jié)構(gòu), 其彈性模量為2.1×1011 Pa, 泊松比為0.3. 選取A, B, C三個(gè)區(qū)域分別施加10 N和20 N的外力載荷, 進(jìn)行靜力仿真分析.圖 2 為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分, B區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的中心區(qū)域.對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)施加約束, 模擬薄壁結(jié)構(gòu)實(shí)際的固定方式: 薄壁結(jié)構(gòu)水平放置時(shí), 對(duì)其約束的是底面對(duì)結(jié)構(gòu)的支撐力, 故在仿真時(shí)施加的約束是與薄壁結(jié)構(gòu)底面接觸到的支撐力, 當(dāng)豎直放置時(shí), 對(duì)其約束的是結(jié)構(gòu)四周邊緣的支撐力, 故在仿真時(shí)施加的約束是薄壁結(jié)構(gòu)四周邊緣的支撐力.

圖 3 為水平放置時(shí)分別施加載荷的應(yīng)力分布圖. 通過(guò)分析可以得到Mises等效應(yīng)力: 在10 N外力載荷下, 對(duì)于不同區(qū)域, 等效應(yīng)力最大值分別為0.050 54, 0.046 838, 0.049 136 MPa; 在20 N 外力載荷下, 對(duì)于不同區(qū)域, 等效應(yīng)力最大值分別為0.067 387, 0.061 814, 0.069 647 MPa.圖3 水平約束不同區(qū)域分別施加載荷的應(yīng)力分布圖

【參考文獻(xiàn)】：
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