狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控與損傷快速修復(fù)的光纖智能結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、智能結(jié)構(gòu)是將傳感、控制及驅(qū)動元件等緊密融合在材料或結(jié)構(gòu)中，通過機(jī)械、熱、光、化學(xué)、電、磁等激勵和控制，使結(jié)構(gòu)除具有承受載荷的能力外，還具有識別、分析、處理及控制等多種功能，能夠進(jìn)行自診斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自修復(fù)。將光纖作為傳感元件用于材料或結(jié)構(gòu)中，便形成了目前智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究分支——光纖智能結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合光纖智能結(jié)構(gòu)診斷和修復(fù)的基本功能和在實(shí)際工程中的應(yīng)用要求，分析了結(jié)構(gòu)中光纖傳感理論和狀態(tài)監(jiān)控原理，設(shè)計了光纖智能結(jié)構(gòu)的狀態(tài)實(shí)時監(jiān)

2、控系統(tǒng)，同時，本文還研究和測試了用于光波修復(fù)的固化材料的性能，分析了光固化修復(fù)效果，為結(jié)構(gòu)損傷出現(xiàn)后的快速光固化修復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗驗證。全文的主要工作和創(chuàng)新性成果如下： 1）提出狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控與損傷快速修復(fù)的光纖智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)光纖智能結(jié)構(gòu)受損時，首先通過監(jiān)控系統(tǒng)確定結(jié)構(gòu)的損傷部位，然后利用修復(fù)系統(tǒng)在損傷部位進(jìn)行快速損傷修復(fù)，使得受損的光纖智能結(jié)構(gòu)能夠基本修復(fù)，從而可以繼續(xù)使用，具有終身狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控功能，為光纖智能結(jié)構(gòu)的監(jiān)控

3、與修復(fù)一體化系統(tǒng)設(shè)計提供了新思路。 2）將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模融入光纖智能結(jié)構(gòu)的損傷位置判斷軟件中，成功的將反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP網(wǎng)絡(luò)）和自組織特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SOM網(wǎng)絡(luò)）分別用于了數(shù)據(jù)處理和分析應(yīng)用實(shí)驗，與通常的研究中使用BP網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行損傷判斷方法相比，本文中通過SOM網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗，得出SOM網(wǎng)絡(luò)可很好地進(jìn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與損傷位置的分析。 3）首次提出一種用短波長的光波快速修復(fù)光纖智能結(jié)構(gòu)損傷初期出現(xiàn)的微小裂縫

4、等損傷的方法，利用快速光固化修復(fù)材料的光固化反應(yīng)，通過光纖智能結(jié)構(gòu)中的光纖傳輸修復(fù)光波和對損傷部位進(jìn)行外部修復(fù)光波輻照這兩種方式，實(shí)現(xiàn)了對修復(fù)材料的固化，達(dá)到了損傷修復(fù)的目的，為光纖智能結(jié)構(gòu)的快速修復(fù)提供了新途徑。 4）采用近代光測的方法來檢測光固化材料修復(fù)損傷的效果，通過制作實(shí)驗試件，比較試件的原始狀態(tài)、損傷狀態(tài)、修復(fù)后狀態(tài)的振動全息圖，對比振型圖條紋，分析了光固化材料的修復(fù)效果，驗證了光固化材料用于光纖智能結(jié)構(gòu)損傷修復(fù)的可行