航空航天結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期服役的過(guò)程中,受惡劣環(huán)境的影響易發(fā)生損傷,從而導(dǎo)致飛行器安全性能的下降。變形和應(yīng)變信息是評(píng)價(jià)飛行器結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的重要依據(jù)。因此,針對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)展開(kāi)變形監(jiān)測(cè)和應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)具有重要意義。為此,本文提出了一種基于分布式光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)與應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)技術(shù),能夠提升飛行器結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)能力,保障飛行器服役期間的安全性和可靠性。本文的主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:首先,針對(duì)類似運(yùn)載火箭殼體的大長(zhǎng)徑比管狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分別研究了基于坐標(biāo)變換原理的變形算法和基于切角遞推原理的變形算法。借助ANSYS數(shù)值模擬方法,驗(yàn)證了兩種變形算法的可行性。其次,構(gòu)建了基于分布式光纖光柵傳感器的大長(zhǎng)徑比管狀結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng),開(kāi)發(fā)了基于圖形化軟件LabVIEW的管狀結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)可視化程序。通過(guò)比較分布式光纖變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重構(gòu)出的變形量和激光位移傳感器直接測(cè)量的位移量,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種變形算法的可行性,并給出了重構(gòu)誤差影響因素。再次,針對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)需求,研究了基于模態(tài)疊加原理的變形監(jiān)測(cè)算法。采用有限元分析方法,分析了鋁合金板的應(yīng)變模態(tài)和位移模態(tài)。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于光纖光柵傳感器的單邊固支鋁合金板變...

【文章頁(yè)數(shù)】：110 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 變形監(jiān)測(cè)研究背景
        1.1.2 應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 變形監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 大長(zhǎng)徑比管狀結(jié)構(gòu)三維變形分布式光纖監(jiān)測(cè)與重構(gòu)方法
    2.1 光纖光柵傳感器原理
        2.1.1 光纖光柵傳感器結(jié)構(gòu)
        2.1.2 光纖光柵應(yīng)變傳感原理
    2.2 管狀結(jié)構(gòu)應(yīng)變曲率的轉(zhuǎn)化及曲率的連續(xù)化
        2.2.1 應(yīng)變曲率的轉(zhuǎn)化
        2.2.2 曲率連續(xù)化算法
    2.3 管狀結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)算法
        2.3.1 基于坐標(biāo)變換的管狀結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)算法原理
        2.3.2 基于切角遞推的管狀結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)算法原理
    2.4 管狀結(jié)構(gòu)變形算法有限元仿真分析
        2.4.1 管狀結(jié)構(gòu)有限元建模
        2.4.2 變形重構(gòu)誤差判斷方法
        2.4.3 不同加載方式下管狀結(jié)構(gòu)變形仿真分析
    2.5 變形重構(gòu)精度影響因素分析
        2.5.1 傳感器數(shù)量對(duì)變形重構(gòu)精度影響分析
        2.5.2 曲率連續(xù)化算法對(duì)變形重構(gòu)精度影響分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 大長(zhǎng)徑比管狀結(jié)構(gòu)三維變形分布式光纖監(jiān)測(cè)與重構(gòu)實(shí)驗(yàn)
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成
        3.1.2 光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)
    3.2 基于圖形化軟件LabVIEW的變形監(jiān)測(cè)可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 系統(tǒng)的功能模塊
        3.2.2 管狀結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)與可視化
    3.3 不同加載方式下管狀結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 豎直方向變形
        3.3.2 水平方向變形
    3.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析
        3.4.1 應(yīng)變測(cè)量誤差
        3.4.2 算法計(jì)算誤差
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于模態(tài)疊加原理的柔性結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法研究
    4.1 基于模態(tài)疊加的柔性結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)原理
    4.2 鋁合金板結(jié)構(gòu)變形仿真分析
        4.2.1 鋁合金板結(jié)構(gòu)有限元模型的建立
        4.2.2 鋁合金板結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析
        4.2.3 不同加載方式下變形算法重構(gòu)效果分析
    4.3 加筋復(fù)合材料板變形仿真
        4.3.1 加筋板有限元模型
        4.3.2 仿真結(jié)果與分析
    4.4 鋁合金板變形分布式光纖監(jiān)測(cè)與重構(gòu)實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于模態(tài)疊加原理的薄板結(jié)構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)方法研究
    5.1 基于模態(tài)疊加的應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)原理
    5.2 鋁合金板應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)有限元仿真分析
        5.2.1 單個(gè)載荷加載
        5.2.2 多個(gè)載荷加載
        5.2.3 均布載荷加載
    5.3 四邊固支復(fù)合材料板應(yīng)變重構(gòu)仿真
        5.3.1 復(fù)合材料板結(jié)構(gòu)有限元模型
        5.3.2 仿真結(jié)果與分析
    5.4 鋁合金板應(yīng)變場(chǎng)分布式光纖監(jiān)測(cè)與重構(gòu)實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        5.4.2 應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)
        5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文主要工作
    6.2 進(jìn)一步展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3824262