航空航天結(jié)構(gòu)通常在多物理場復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行,在這種極端環(huán)境下結(jié)構(gòu)容易受到溫度與外力作用的影響,誘發(fā)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性發(fā)生變化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性降低。因此,開展針對典型航空航天器結(jié)構(gòu)熱變形與應(yīng)變場監(jiān)測研究具有重要意義。為此,本文研究了基于光纖傳感技術(shù)的結(jié)構(gòu)熱變形監(jiān)測方法和應(yīng)變監(jiān)測與應(yīng)變場反演方法,為結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的實時監(jiān)測提供支持。主要研究工作包括以下幾個方面:首先,根據(jù)光纖光柵傳感機(jī)理,設(shè)計了一種以金屬材料為基底,具有應(yīng)變增敏特性的光纖光柵應(yīng)變傳感器封裝。提高了光纖光柵應(yīng)變傳感器應(yīng)變感知靈敏度,降低了應(yīng)變測量誤差,為航空航天器結(jié)構(gòu)應(yīng)變高精度監(jiān)測提供了技術(shù)支撐。其次,針對以方形管為單元的空間伸展臂結(jié)構(gòu)熱載荷作用下面臨的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測,構(gòu)建了均勻熱載荷下伸展臂結(jié)構(gòu)熱應(yīng)變與熱變形分布式光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)。提出了一種均勻熱載荷作用下伸展臂結(jié)構(gòu)軸向熱變形計算方法,并驗證了該方法的可行性。再次,構(gòu)建了基于分布式光纖傳感器的非均勻熱載荷下熱應(yīng)變與熱變形監(jiān)測系統(tǒng)。分別提出了基于熱傳導(dǎo)理論與有限元經(jīng)驗公式的兩種軸向熱變形計算方法,得到結(jié)構(gòu)軸向熱變形。在此基礎(chǔ)上,實現(xiàn)伸展臂結(jié)構(gòu)軸向溫度場、熱應(yīng)變場反演。最后...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1A319擋風(fēng)脫落圖

服役提供重要保障。1.1課題研究背景1.1.1航空航天器結(jié)構(gòu)熱變形監(jiān)測研究背景航空航天器結(jié)構(gòu)往往處于真空、強(qiáng)輻射、強(qiáng)磁場與超低溫等惡劣環(huán)境下在軌長期工作，在這樣的環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及工作壽命也會隨之降低[1]。在飛行服役過程中，航空航天器結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生變形、內(nèi)部微裂紋等....

圖1.2飛機(jī)上各材料使用情況

空間結(jié)構(gòu)熱變形與應(yīng)變場分布式光纖監(jiān)測方法研究航空航天器結(jié)構(gòu)主要使用材料有鋁合金與復(fù)合材料。鋁合金材料相對于其他常用金屬材料，其質(zhì)量較輕，有著較高的強(qiáng)度比、剛度比，耐腐蝕性強(qiáng)以及有著良好的抗疲勞性能[3]。從航空器發(fā)展初期起，鋁合金材料就一直廣泛應(yīng)用于各大航空航天器結(jié)構(gòu)中。在各種商....

圖1.4乘員返回艙（CCM）與保溫層的光纖監(jiān)測系統(tǒng)

形測量難的特點，采用了數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)對熱真空中衛(wèi)星天線面板的熱變形進(jìn)行測量[16]；柏宏武等利用高精度數(shù)字近景攝影測量技術(shù)，在真空罐外透過光學(xué)玻璃窗口對天線進(jìn)行變形測量，并對其影響測量精度的因素進(jìn)行全方位分析[17]；陳凡秀等將三維數(shù)字圖像相關(guān)方法(Three-dimensio....

圖2.8傳將粘貼好的懸臂梁一端固支，另一端進(jìn)行單

圖2.8將粘貼好的懸臂梁一端固支，另一端進(jìn)行進(jìn)行一次加載，并記錄一次數(shù)據(jù)。為了得到更包括從0N到5N的正行程加載試驗與從5N到記錄金屬增敏封裝型應(yīng)變傳感器與普通光纖光應(yīng)變片數(shù)據(jù)。此外，為了能夠更加準(zhǔn)確地測量試驗系統(tǒng)構(gòu)建如圖2.9所示。動態(tài)等截面梁光纖

本文編號：3974810