机械结构分布式光纤应变与变形监测可视化技术研究

发布时间：2017-03-18 20:07

  本文关键词：机械结构分布式光纤应变与变形监测可视化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：应变、变形和温度是表征机械结构服役状态的重要物理参量,本文采用分布式光纤传感技术实现对机械结构服役过程的应变、变形以及温度变化等信息的实时采集与特征提取。在此基础上,借助计算机图形三维可视化技术,把所采集的相关物理参量转换为三维图形和动画形式进行直观动态展示。此外,论文还研究了基于光纤光栅原理的温度增敏封装和结构热膨胀系数测量方法。主要研究内容如下:(1)研究了基于Qt和Open GL的三维可视化技术,采用面向对象的编程思路,分别给出了梁结构与薄板结构在不同加载条件下的应变监测与可视化实现方法。(2)建立了基于铝合金压力容器结构的三维CATIA模型,将三维模型数据进行转化和代码移植,完成模型的有效导入和形态控制。构建了分布式光纤光栅传感系统,编写了数据采集与通信程序,实现对压力容器关键区域应变场监测与动态显示。(3)研究基于Open GL的三维可视化技术,建立大展弦比机翼结构三维模型。将分布式光纤光栅传感网络采集的翼面应变信息转换为曲率信息,并重构出表征翼面形态特征的曲线和曲面。利用Open GL技术将重建曲面信息可视化,实现机翼模型变形状态的实时显示。(4)根据材料热胀冷缩特性,设计了一种L形温度增敏封装结构,实现对光纤光栅传感器温度灵敏度的有效提升。在此基础上,提出了一种能够抵消环境温度变化的类似倒T形封装形式,借助光纤光栅所采集数据反推出结构变形特征,进而计算出被测材料热膨胀系数。
【关键词】：光纤光栅传感器 Open GL 应变 变形 可视化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH17;V214;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 研究背景14-16
• 1.1.1 机械结构健康监测研究背景14-15
• 1.1.2 三维可视化研究背景15-16
• 1.1.3 光纤光栅温度监测与材料热膨胀系数测量研究背景16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 机械结构健康监测研究现状16-18
• 1.2.2 可视化研究现状18-19
• 1.2.3 光纤光栅温度监测和材料热膨胀系数测量研究现状19-20
• 1.3 本文研究意义及内容20-22
• 1.3.1 本文研究意义20
• 1.3.2 本文研究内容20-22
• 第二章 Qt平台下基于OpenGL的动态显示技术与开发22-37
• 2.1 软件开发平台22-24
• 2.1.1 Qt开发平台22-23
• 2.1.2 OpenGL概述23-24
• 2.2 OpenGL在Qt平台下的调用方法24-27
• 2.3 机械结构应变场可视化显示27-36
• 2.3.1 梁与板结构有限元仿真27-30
• 2.3.2 基于OpenGL的梁与板结构应变场可视化30-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 压力容器分布式光纤应变监测与可视化方法研究37-57
• 3.1 三维模型的空间变换37-41
• 3.1.1 几何变换37-39
• 3.1.2 投影变换39-40
• 3.1.3 裁剪变换40-41
• 3.1.4 视口变换41
• 3.2 压力容器三维模型的建立41-48
• 3.2.1 OBJ格式文件结构41-43
• 3.2.2 OBJ格式文件的读写43-44
• 3.2.3 三维模型的重绘44-48
• 3.3 压力容器结构应变分布信息监测程序设计48-56
• 3.3.1 可视化程序流程设计48-49
• 3.3.2 应变数据采集和实时传输49-53
• 3.3.3 应变监测程序的动态实时显示53-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 大展弦比机翼分布式光纤变形监测与可视化方法研究57-70
• 4.1 机翼结构三维建模57-62
• 4.1.1 翼根和翼梢面58-59
• 4.1.2 机翼表面渲染59-62
• 4.2 机翼变形曲面数据拟合62-64
• 4.2.1 机翼结构表面曲率换算62-63
• 4.2.2 机翼结构曲面重构63-64
• 4.3 机翼结构变形过程实时显示64-68
• 4.3.1 机翼结构动态显示程序设计64-66
• 4.3.2 机翼结构变形监测可视化实现66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 光纤光栅温度增敏结构及材料热膨胀系数测量方法研究70-81
• 5.1 L型光纤光栅温度增敏结构70-75
• 5.1.1 光纤光栅的温度传感原理70-71
• 5.1.2 光纤光栅温度增敏结构设计71-73
• 5.1.3 温度增敏结构实验研究73-75
• 5.2 基于光纤光栅的倒T形结构材料热膨胀系数测量75-79
• 5.2.1 材料热膨胀系数测量结构设计75-76
• 5.2.2 倒T形结构有限元仿真分析76-78
• 5.2.3 倒T形材料热膨胀系数测量结构实验78-79
• 5.3 本章小结79-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 全文工作总结81-82
• 6.2 进一步展望82-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 在学期间的研究成果及学术论文89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 封思远;保宏;张旭东;;基于模糊网络的机翼天线变形测量方法[J];现代雷达;2015年11期

2 徐彤;寿比南;桂乐乐;尹立军;张雪涛;孙超;;中国承压设备材料的国际化趋势[J];中国特种设备安全;2015年06期

3 陈立玮;冯岩松;赵东岩;;基于弱监督学习的海量网络数据关系抽取[J];计算机研究与发展;2013年09期

4 罗俊松;邓飞;卢涵宇;罗俊凯;;基于Qt的三维可视化技术研究[J];计算机测量与控制;2013年03期

5 刘斌;;信息技术在中学天文科普中的应用[J];软件导刊(教育技术);2010年03期

6 杨媛;徐志伟;;基于SMA的飞行器变体机翼驱动结构研究[J];兵器材料科学与工程;2010年01期

7 陈宏敏;战守义;刘涛;唐歌实;张伟;;“嫦娥一号”任务全球地形实时仿真技术研究[J];系统仿真学报;2009年19期

8 尹航;李义杰;孙健超;;基于OpenGL的PNG纹理映射的实现[J];计算机系统应用;2009年07期

9 芦吉云;梁大开;潘晓文;;基于准分布式光纤光栅传感器的机翼盒段载荷监测[J];南京航空航天大学学报;2009年02期

10 程义军;孙海燕;;薄板样条与大区域高程异常插值[J];测绘科学;2008年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张丹;基于OpenGL的飞行视景仿真研究[D];北京邮电大学;2010年

2 张焕民;基于虚拟现实的CBN砂轮超高速磨削仿真研究[D];东北大学　;2009年

3 邵宇;基于OpenGL的导弹飞行视景仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

4 凌锋;飞行视景仿真系统研究与开发[D];西北工业大学;2003年

  本文关键词：机械结构分布式光纤应变与变形监测可视化技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：254964