本文關(guān)鍵詞：典型機(jī)械結(jié)構(gòu)分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)及應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)方法研究

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【摘要】：航空航天器在長(zhǎng)期飛行過(guò)程中,惡劣環(huán)境因素的影響易導(dǎo)致其主承力結(jié)構(gòu)損傷不可避免,輕則產(chǎn)生故障、任務(wù)失敗,嚴(yán)重的會(huì)造成機(jī)毀人亡的重大損失。飛行器關(guān)鍵區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變信息是評(píng)估航空飛行器結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的重要依據(jù),因此實(shí)現(xiàn)對(duì)其應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。由于航空航天器在不同飛行狀態(tài)下呈現(xiàn)出不同的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律,必須研究具備高性能高可靠性特點(diǎn)的分布式結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)與反演技術(shù),為及時(shí)獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)分布信息提供支持。本文主要工作包括以下幾個(gè)方面:首先,針對(duì)單端固支梁、板結(jié)構(gòu)的應(yīng)變場(chǎng)監(jiān)測(cè)與反演需求,研究了相應(yīng)傳感器布局方法,構(gòu)建了應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng),給出應(yīng)變場(chǎng)反演算法。建立了單端固支梁、板結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型,數(shù)值模擬得到單端固支板的應(yīng)變場(chǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)單端固支的梁、板狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)變場(chǎng)監(jiān)測(cè)和反演。以單端固支鋁合金板為對(duì)象,驗(yàn)證了應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和反演算法的可行性。其次,針對(duì)工業(yè)壓力容器結(jié)構(gòu)服役過(guò)程健康監(jiān)測(cè)需求,采用CATIA建立了工業(yè)壓力容器的實(shí)物縮比模型,借助ANSYS有限元仿真軟件模擬得到不同加載條件下壓力容器關(guān)鍵區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)分布特征。分別采用基于反距離加權(quán)求平均和三次B樣條函數(shù)的算法實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器的應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,采用Labview軟件編寫(xiě)了工業(yè)壓力容器關(guān)鍵區(qū)域應(yīng)變?cè)诰�監(jiān)測(cè)的人機(jī)交互界面。最后,針對(duì)空間折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)在展開(kāi)過(guò)程健康監(jiān)測(cè)需求,建立了折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)實(shí)物模型。采用有限元方法得到折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)在受到不同外界載荷作用下的應(yīng)變分布特征以及危險(xiǎn)點(diǎn)出現(xiàn)區(qū)域。提出了該結(jié)構(gòu)在受拉伸展開(kāi)過(guò)程中,任意兩個(gè)波峰之間距離的計(jì)算方法,為后續(xù)軸向變形監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。借助Labview圖形化軟件實(shí)現(xiàn)折疊結(jié)構(gòu)在展開(kāi)過(guò)程中危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)變及褶皺區(qū)域應(yīng)變?cè)茍D實(shí)時(shí)顯示功能。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵 應(yīng)變監(jiān)測(cè) 反演 壓力容器結(jié)構(gòu) 折疊結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V467;V414
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景14-17
• 1.1.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)與應(yīng)變場(chǎng)反演研究背景14-15
• 1.1.2 壓力容器研究背景15-16
• 1.1.3 空間可折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)研究背景16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)與應(yīng)變場(chǎng)反演研究現(xiàn)狀17
• 1.2.2 壓力容器監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及意義20-22
• 1.3.1 本文研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.3.2 本文研究意義21-22
• 第二章 基于光纖光柵與應(yīng)變片的鋁合金結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)與應(yīng)變場(chǎng)反演方法研究22-37
• 2.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)原理22-24
• 2.1.1 光纖光柵傳感器應(yīng)變感知原理22-23
• 2.1.2 電阻應(yīng)變式傳感器原理23-24
• 2.2 應(yīng)變場(chǎng)反演原理24-25
• 2.2.1 三次B樣條函數(shù)插值原理24
• 2.2.2 反距離加權(quán)應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)算法原理24-25
• 2.3 梁與板結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬25-33
• 2.3.1 單端固支梁結(jié)構(gòu)有限元仿真與擬合25-29
• 2.3.2 兩端固支梁結(jié)構(gòu)有限元仿真與擬合29-31
• 2.3.3 單邊固支板結(jié)構(gòu)有限元仿真31-33
• 2.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建33-34
• 2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第三章 壓力容器結(jié)構(gòu)分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)與應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)方法研究37-58
• 3.1 壓力容器結(jié)構(gòu)分布式光纖應(yīng)變測(cè)量原理37-38
• 3.2 壓力容器縮比模型有限元分析38-43
• 3.3 壓力容器關(guān)鍵區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)43-48
• 3.4 監(jiān)測(cè)軟件界面設(shè)計(jì)48-51
• 3.5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-57
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建51-52
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析52-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵區(qū)域應(yīng)變與軸向變形監(jiān)測(cè)方法研究58-81
• 4.1 折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)力學(xué)建模58-59
• 4.2 折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)有限元分析59-70
• 4.2.1 不同拉伸載荷作用下有限元仿真分析59-65
• 4.2.2 不同加載位移下有限元仿真分析65-66
• 4.2.3 不同內(nèi)壓下有限元折疊機(jī)構(gòu)仿真分析66-68
• 4.2.4 內(nèi)壓和拉伸載荷共同作用下的有限元仿真分析68-70
• 4.3 折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)褶皺區(qū)域軸向變形計(jì)算方法與仿真分析70-74
• 4.3.1 折疊展開(kāi)結(jié)構(gòu)褶皺區(qū)域軸向變形計(jì)算方法70-73
• 4.3.2 計(jì)算軸向變形仿真分析73-74
• 4.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建與傳感器布局74-76
• 4.5 監(jiān)測(cè)軟件界面設(shè)計(jì)76-77
• 4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析77-80
• 4.7 本章小結(jié)80-81
• 第五章 總結(jié)與展望81-83
• 5.1 全文主要工作81-82
• 5.2 進(jìn)一步工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 在學(xué)期間的研究成果及學(xué)術(shù)論文88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：975193