基于光纖光柵的纜索智能結(jié)構(gòu)研究及應(yīng)用.pdf

1、為了及時(shí)獲得結(jié)構(gòu)健康狀況的信息，必須建立長(zhǎng)期安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。智能材料結(jié)構(gòu)的發(fā)展，為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)提供了新的思路，顯示出特有的生命力。對(duì)于纜索結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法已不能滿足對(duì)其安全性進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)評(píng)估的要求。因此，結(jié)合智能材料結(jié)構(gòu)的新思想，本文提出了采用光纖光柵作為敏感元件的纜索智能結(jié)構(gòu)，并圍繞其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，主要工作如下： 1.提出了基于光纖光柵的纜索智能結(jié)構(gòu)的概念，并對(duì)該智能結(jié)構(gòu)的傳感元件——光纖光柵的傳感特

2、性進(jìn)行了研究。首先從光纖光柵的理論模型出發(fā)，對(duì)光纖光柵的應(yīng)變傳感機(jī)理進(jìn)行了較系統(tǒng)的理論分析與研究，分析了溫度對(duì)應(yīng)變傳感特性的影響，提出了適合纜索智能結(jié)構(gòu)的溫度補(bǔ)償方法，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。 2.針對(duì)纜索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出采用纜索張力和應(yīng)變模態(tài)來(lái)診斷纜索損傷的思想，并基于此設(shè)計(jì)制作了兩種形式的纜索智能結(jié)構(gòu)。研究了使用纜索智能結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)纜索張力及模態(tài)監(jiān)測(cè)的理論和方法；對(duì)這兩種智能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理、材料及結(jié)構(gòu)形式選擇等方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究

3、；對(duì)所設(shè)計(jì)的纜索智能結(jié)構(gòu)的傳感系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)標(biāo)定。結(jié)果表明，該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性度和重復(fù)性好等特點(diǎn)。 3.為了使結(jié)構(gòu)能夠識(shí)別、判斷自身及外界狀態(tài)，完成了纜索智能結(jié)構(gòu)中信號(hào)采集與處理部分的軟硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)纜索智能結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳送方式進(jìn)行了研究。試驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)已初步具備了實(shí)驗(yàn)室使用的條件。 4.建立了纜索理論模型，采用有限元法對(duì)纜索的動(dòng)力特性及動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了分析；設(shè)計(jì)并研制了纜索測(cè)試模型