【摘要】：航空航天結(jié)構(gòu)在長期服役過程中,容易因自身激勵和外界環(huán)境的擾動,誘發(fā)結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化。一方面,這會對結(jié)構(gòu)自身安全和使用壽命帶來損害;另一方面,還會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)功能的可靠性產(chǎn)生偏差。因此,開展針對航空航天結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測,不僅能夠為結(jié)構(gòu)形態(tài)精確控制、振動主動抑制提供依據(jù),而且對于結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評估具有重要意義。為此,本文將光纖光柵傳感器分別應(yīng)用于對不同柔性結(jié)構(gòu)對象上的變形監(jiān)測。通過研究不同的變形重構(gòu)算法,實現(xiàn)針對不同屬性柔性結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)監(jiān)測。主要研究內(nèi)容可分為以下幾個方面:首先,結(jié)合光纖光柵傳感器的應(yīng)變感知原理,研究了光纖光柵傳感系統(tǒng)與被測結(jié)構(gòu)對象的集成方法�？疾炝斯饫w光柵傳感器應(yīng)變感知特性如靈敏度、線性度、精度、遲滯性以及重復(fù)性等,為后續(xù)的變形監(jiān)測提供基礎(chǔ)。其次,根據(jù)目前航空航天結(jié)構(gòu)的特殊性和變形特征,分別研究了基于Ko位移理論和基于平面坐標變換的兩類板狀結(jié)構(gòu)分布式光纖變形監(jiān)測與重構(gòu)方法,并構(gòu)建了相應(yīng)的復(fù)合材料板結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測系統(tǒng)。采用有限元仿真和試驗方法,引入多種誤差形式作為變形重構(gòu)效果評價指標。再次,構(gòu)建了鋁合金翼形結(jié)構(gòu)分布式光纖變形監(jiān)測系統(tǒng)。采用基于Ko位移理論和基于平面坐標變換的兩類板狀結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)算法,分別實現(xiàn)不同加載模式下變截面翼形結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)反演。在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了基于LabVIEW顯示界面的變形監(jiān)測與實時顯示系統(tǒng)。最后,根據(jù)柔性管狀結(jié)構(gòu)的變形特點,研究了基于空間坐標變換的管狀結(jié)構(gòu)分布式光纖三維變形的變形監(jiān)測方法,初步實現(xiàn)了柔性管狀結(jié)構(gòu)的三維變形重構(gòu)。
[Abstract]:During the long service of aerospace structure, it is easy to induce structural changes due to self-excitation and disturbance of external environment. On the one hand, it will damage the safety and service life of the structure itself; on the other hand, it will lead to the deviation of the reliability of the structure function. Therefore, the deformation monitoring for aerospace structures can not only provide the basis for precise structural shape control and active vibration suppression, but also be of great significance for the assessment of structural health status. Therefore, the fiber Bragg grating sensor is applied to the deformation monitoring of different flexible structures. The deformation state monitoring for flexible structures with different properties is realized by studying different deformation reconstruction algorithms. The main research contents can be divided into the following aspects: firstly, combining the strain sensing principle of the fiber grating sensor, the integration method between the fiber grating sensor system and the tested structure object is studied. The strain sensing characteristics of fiber Bragg grating sensors such as sensitivity linearity precision hysteresis and repeatability are investigated in order to provide a basis for further deformation monitoring. Secondly, according to the particularity and deformation characteristics of aerospace structures at present, two kinds of distributed optical fiber deformation monitoring and reconstruction methods based on Ko displacement theory and plane coordinate transformation are studied respectively. The deformation monitoring system of composite plate structure is constructed. Finite element simulation and test methods are used to evaluate the effect of deformation reconstruction by introducing a variety of error forms. Thirdly, a distributed optical fiber deformation monitoring system for aluminum alloy airfoil is constructed. Based on Ko displacement theory and plane coordinate transformation, two kinds of plate structure deformation reconstruction algorithms are adopted to realize the inversion of deformation state of variable section airfoil structures under different loading modes. On this basis, the deformation monitoring and real-time display system based on LabVIEW display interface is developed. Finally, according to the deformation characteristics of flexible tubular structure, the 3D deformation monitoring method of distributed optical fiber for tubular structure based on spatial coordinate transformation is studied, and the 3D deformation reconstruction of flexible tubular structure is preliminarily realized.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：V467;TP212

【參考文獻】

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本文編號：2137883