本文關(guān)鍵詞：埋入式光纖光柵復(fù)合材料結(jié)構(gòu)沖擊監(jiān)測研究

  更多相關(guān)文章： 光纖光柵傳感器 復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu) 低速沖擊監(jiān)測 EMD分形 沖擊定位

【摘要】：隨著航空航天事業(yè)的高速發(fā)展,航空航天飛行器的服役環(huán)境越來越復(fù)雜,復(fù)合材料具有高比強度、良好的抗疲勞性、耐腐蝕性以及絕緣、熱導(dǎo)率低等優(yōu)點,在航空航天飛行器使用比重越來越重,其中復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)在飛行器上的使用非常廣泛。但復(fù)合材料和復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)都對沖擊載荷較敏感,當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊載荷時,結(jié)構(gòu)易發(fā)生基體開裂、碳纖維斷裂、碳纖維分層和蜂窩芯子塌陷等損傷,而這些損傷嚴(yán)重影響飛行器的安全性能和使用壽命,因此對航空航天飛行器進(jìn)行健康監(jiān)測與評估非常重要。光纖光柵傳感器具有體積小、抗電磁干擾、靈敏度高、易于構(gòu)建分布式傳感網(wǎng)絡(luò)并適合與復(fù)合材料一體化集成等獨特優(yōu)點在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此,本文針對復(fù)合材料和復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖擊監(jiān)測研究,主要工作包括以下幾個方面:首先,利用光纖光柵傳感器易與復(fù)合材料一體化集成的特性,將光纖光柵傳感器與復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)一體化集成,并提出相應(yīng)的光纖光柵端口引出方式和論證了光纖光柵傳感器存活率的方法,接著對埋入復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的光纖光柵進(jìn)行靜態(tài)加載和沖擊載荷加載實驗,對埋入式光纖光柵傳感器的動靜態(tài)敏感特性進(jìn)行了研究。其次,利用復(fù)合材料蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu),搭建了基于埋入式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)沖擊監(jiān)測系統(tǒng)。利用埋入式光纖光柵傳感器動靜態(tài)敏感特性研究,對不同埋入層的光纖光柵傳感器沖擊響應(yīng)信號和同一埋入層不同光纖光柵傳感器沖擊響應(yīng)信號之間的共性和差異性進(jìn)行分析,再提出了一種基于最大向量內(nèi)積的沖擊位置識別算法,初步實現(xiàn)了沖擊載荷位置識別。最后,針對復(fù)合材料沖擊載荷監(jiān)測需求,構(gòu)建了基于分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)沖擊監(jiān)測系統(tǒng),利用EMD模態(tài)分解技術(shù)對沖擊響應(yīng)信號進(jìn)行分解,對分解后的IMF分量提取出相應(yīng)的分形盒維數(shù)作為沖擊載荷特征量,提出了一種基于EMD分形的沖擊載荷位置識別方法,初步實現(xiàn)了沖擊載荷位置識別。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵傳感器 復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu) 低速沖擊監(jiān)測 EMD分形 沖擊定位
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V214.8;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 課題研究背景14-18
• 1.1.1 航空航天飛行器復(fù)合材料沖擊監(jiān)測研究背景14-15
• 1.1.2 復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)沖擊監(jiān)測研究背景15-17
• 1.1.3 分形特征提取技術(shù)研究背景17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.1 復(fù)合材料層合板沖擊監(jiān)測研究現(xiàn)狀18
• 1.2.2 復(fù)合材料與光纖光柵一體化集成研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)沖擊監(jiān)測研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.4 分形特征提取技術(shù)研究狀況20-21
• 1.3 本文研究意義及內(nèi)容21-23
• 1.3.1 本文研究意義21
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容21-23
• 第二章 埋入式光纖光柵應(yīng)變傳感特性研究23-45
• 2.1 光纖FBG傳感機理23-24
• 2.2 光纖光柵與復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)一體化集成24-31
• 2.2.1 復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)層合板成型方式研究24-26
• 2.2.2 內(nèi)埋光纖光柵傳感器存活率和引出保護(hù)方式研究26-29
• 2.2.3 光纖光柵存活率提高方法29-31
• 2.3 埋入式FBG傳感器靜載應(yīng)變敏感特性研究31-38
• 2.3.1 埋入式FBG靜載應(yīng)變響應(yīng)評估系統(tǒng)搭建31-32
• 2.3.2 埋入式FBG傳感器與加載點距離關(guān)系研究32-36
• 2.3.3 埋入式FBG傳感器與加載載荷關(guān)系研究36-37
• 2.3.4 埋入式FBG傳感器與加載點角度關(guān)系研究37-38
• 2.4 埋入式FBG傳感器沖擊敏感特性研究38-43
• 2.4.1 埋入式FBG傳感器沖擊監(jiān)測系統(tǒng)39
• 2.4.2 埋入式FBG傳感器與沖擊點距離關(guān)系研究39-42
• 2.4.3 埋入式FBG傳感器與沖擊點角度關(guān)系研究42-43
• 2.5 本章小結(jié)43-45
• 第三章 埋入式光纖光柵薄壁蜂窩結(jié)構(gòu)沖擊監(jiān)測研究45-69
• 3.1 小波和小波包分解技術(shù)45-46
• 3.1.1 小波分析45-46
• 3.1.2 小波包分析46
• 3.2 最大向量內(nèi)積沖擊定位原理46-49
• 3.2.1 基于小波分解的沖擊響應(yīng)信號的預(yù)處理原理46-47
• 3.2.2 基于小波包分析技術(shù)沖擊特征向量的構(gòu)建原理47
• 3.2.3 基于最大向量內(nèi)積定位的原理47-49
• 3.3 復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)沖擊實驗系統(tǒng)構(gòu)建49-50
• 3.4 不同埋入層光纖光柵沖擊響應(yīng)信號分析50-65
• 3.4.1 光纖光柵沖擊響應(yīng)信號預(yù)處理50-52
• 3.4.2 沖擊響應(yīng)信號分析52-65
• 3.5 沖擊特征向量的構(gòu)建65-66
• 3.6 沖擊載荷位置識別66-68
• 3.7 本章小結(jié)68-69
• 第四章 基于EMD分形沖擊監(jiān)測研究69-80
• 4.1 EMD分解69-71
• 4.2 分形理論71-72
• 4.2.1 分形空間71
• 4.2.2 幾種常見的分形維數(shù)71-72
• 4.3 HAUSDORFF距離72
• 4.4 實驗系統(tǒng)72-79
• 4.4.1 基于EMD分形沖擊定位算法原理74-75
• 4.4.2 沖擊響應(yīng)信號處理與分析75-79
• 4.5 測試結(jié)果分析79
• 4.6 本章小結(jié)79-80
• 第五章 總結(jié)與展望80-82
• 5.1 全文工作總結(jié)80-81
• 5.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 在學(xué)期間的研究成果及學(xué)術(shù)論文87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：589677