针对圆柱壳体的光纤光栅传感器布置优化研究
发布时间：2022-12-04 06:31
潜艇因其工作特点,长期受到各种载荷作用,艇体难免会产生结构损伤,从而导致严重的事故发生,因此我们有必要对潜艇进行结构健康监测。随着光纤光栅传感技术的发展,光纤光栅传感器以其独特的优势被逐渐运用到船舶结构健康监测领域,针对光纤光栅传感的船舶结构健康监测相关技术也陆续得到发展。光纤光栅传感器布置优化作为结构健康监测中的重要环节,将直接影响到监测的效果。但目前阶段的有关研究多是针对水面船舶上的一维或二维结构,对于潜艇这种圆柱壳体三维结构的相关研究还亟待开展,因此本文提出针对圆柱壳体的光纤光栅传感器布置优化进行研究。本文采用“关键位置保证精度、整体保证覆盖”这一优化布置准则,给出了适用于静力作用下圆柱壳体三维结构光纤光栅传感器布置优化问题的目标函数和约束条件。此外,针对多约束优化问题,本文先后利用带有罚函数的常规遗传算法和单亲遗传算法对光纤光栅传感器的使用数量和布放位置进行优化,并利用MATLAB程序实现了本文提出的优化算法。在此基础上,根据实际监测需要,本文提出了一种同步多通道测量的监测方案,实现了光纤光栅传感系统对圆柱壳体结构上的光纤光栅传感器进行同步多通道测量的功能。在实现本文算法程序的...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 光纤传感的船舶结构健康监测概况
1.2.1 光纤传感的船舶结构健康监测系统构成
1.2.2 光纤传感的船舶结构健康监测研究现状
1.3 传感器优化概述
1.3.1 传感器优化布置准则
1.3.2 传感器优化布置方法
1.4 本文主要研究内容
2 光纤光栅传感原理及潜艇测点优化布置理论
2.1 光纤光栅传感原理
2.1.1 光纤光栅的信号传输原理
2.1.2 光纤光栅的耦合方程
2.1.3 光纤光栅应变传感原理
2.1.4 光纤光栅位移传感原理
2.2 潜艇结构特点及力学特性
2.2.1 潜艇艇体结构特点
2.2.2 潜艇受力分析
2.3 遗传算法
2.4 本章小结
3 优化布置数学模型及同步多通道监测布置方案
3.1 优化布置数学模型
3.1.1 选取优化准则
3.1.2 建立目标函数及约束条件
3.1.3 构造罚函数
3.1.4 改进优化算法
3.1.5 优化的步骤
3.2 同步多通道监测布置方案
3.3 本章小结
4 算例数值对比分析
4.1 算例模型概况
4.2 测点布置优化
4.3 对比验证
4.4 本章小结
5 GUI实现光纤光栅传感器优化布置的工程实例
5.1 模型背景
5.2 计算模型
5.3 GUI实现光纤光栅传感器的布置优化
5.3.1 前期准备
5.3.2 GUI操作过程
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新颖的光纤光栅位移传感的研究[J]. 童峥嵘,黄勇林,蒙红云,董新永,开桂云,董孝义. 传感技术学报. 2002(01)
[2]用遗传算法选择悬索桥监测系统中传感器的最优布点[J]. 李戈,秦权,董聪. 工程力学. 2000(01)
[3]潜艇疲劳载荷的概率模型[J]. 黄小平,崔维成. 海洋工程. 2003(03)
[4]单亲遗传算法的遗传算子分析[J]. 李茂军,罗日成,童调生. 系统工程与电子技术. 2001(08)
[5]作动器与传感器优化配置的逐步消减法[J]. 刘福强,张令弥. 宇航学报. 2000(03)
[6]光纤Bragg光栅传感器在智能船舶结构中的应用[J]. 陈熙源,王曦峤. 船舶工程. 2006(02)
[7]一种基于超曲面样条函数的三维空间插值方法[J]. 芮小平,余志伟,郁福梅. 地理与地理信息科学. 2006(06)
[8]无线传感网络覆盖的粒子进化优化策略研究[J]. 林祝亮,冯远静,俞立. 传感技术学报. 2009(06)
[9]集装箱船舶结构状态监测与评估系统[J]. 金永兴,胡雄,施朝健. 上海海事大学学报. 2008(03)
[10]基于自适应粒子群算法的光纤光栅传感器优化配置[J]. 王为,林玉池,沈小燕,赵美蓉,宋乐. 天津大学学报. 2010(10)
博士论文
[1]简单光滑精确罚函数方法的研究[D]. 郑芳英.上海大学 2012
[2]光纤光栅在船舶结构健康监测中的关键技术研究[D]. 王为.天津大学 2010
[3]光纤光栅传感技术与工程应用研究[D]. 孙丽.大连理工大学 2006
[4]大深度潜水器结构分析与设计研究[D]. 刘涛.中国船舶科学研究中心 2001
硕士论文
[1]潜水器耐压壳结构稳定性分析与研究[D]. 靖海宏.武汉理工大学 2011
[2]基于光纤光栅的船舶结构健康监测技术研究[D]. 梁文彬.天津大学 2012
[3]结构健康监测中的传感器优化配置研究[D]. 田莉.浙江理工大学 2012
[4]光纤光栅位移传感器及其在边坡防护安全监测系统中的应用[D]. 张立佳.武汉理工大学 2012
[5]基于光纤光栅传感技术的船舶结构长期监测方法[D]. 张涛.中国舰船研究院 2014
[6]基于粒子群算法的斜拉桥传感器优化布置研究[D]. 沈显龙.哈尔滨工业大学 2013
[7]基于遗传算法的公路纵断面优化研究[D]. 杨献波.东南大学 2006
[8]基于FBG技术的散货船结构监测传感器布置研究[D]. 张岚.武汉理工大学 2008
[9]船体强度状态监测技术研究[D]. 侯超.武汉理工大学 2008
[10]桥梁健康监测系统传感器优化布置研究[D]. 高荣.华中科技大学 2007
本文编号：3707765
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 光纤传感的船舶结构健康监测概况
1.2.1 光纤传感的船舶结构健康监测系统构成
1.2.2 光纤传感的船舶结构健康监测研究现状
1.3 传感器优化概述
1.3.1 传感器优化布置准则
1.3.2 传感器优化布置方法
1.4 本文主要研究内容
2 光纤光栅传感原理及潜艇测点优化布置理论
2.1 光纤光栅传感原理
2.1.1 光纤光栅的信号传输原理
2.1.2 光纤光栅的耦合方程
2.1.3 光纤光栅应变传感原理
2.1.4 光纤光栅位移传感原理
2.2 潜艇结构特点及力学特性
2.2.1 潜艇艇体结构特点
2.2.2 潜艇受力分析
2.3 遗传算法
2.4 本章小结
3 优化布置数学模型及同步多通道监测布置方案
3.1 优化布置数学模型
3.1.1 选取优化准则
3.1.2 建立目标函数及约束条件
3.1.3 构造罚函数
3.1.4 改进优化算法
3.1.5 优化的步骤
3.2 同步多通道监测布置方案
3.3 本章小结
4 算例数值对比分析
4.1 算例模型概况
4.2 测点布置优化
4.3 对比验证
4.4 本章小结
5 GUI实现光纤光栅传感器优化布置的工程实例
5.1 模型背景
5.2 计算模型
5.3 GUI实现光纤光栅传感器的布置优化
5.3.1 前期准备
5.3.2 GUI操作过程
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新颖的光纤光栅位移传感的研究[J]. 童峥嵘,黄勇林,蒙红云,董新永,开桂云,董孝义. 传感技术学报. 2002(01)
[2]用遗传算法选择悬索桥监测系统中传感器的最优布点[J]. 李戈,秦权,董聪. 工程力学. 2000(01)
[3]潜艇疲劳载荷的概率模型[J]. 黄小平,崔维成. 海洋工程. 2003(03)
[4]单亲遗传算法的遗传算子分析[J]. 李茂军,罗日成,童调生. 系统工程与电子技术. 2001(08)
[5]作动器与传感器优化配置的逐步消减法[J]. 刘福强,张令弥. 宇航学报. 2000(03)
[6]光纤Bragg光栅传感器在智能船舶结构中的应用[J]. 陈熙源,王曦峤. 船舶工程. 2006(02)
[7]一种基于超曲面样条函数的三维空间插值方法[J]. 芮小平,余志伟,郁福梅. 地理与地理信息科学. 2006(06)
[8]无线传感网络覆盖的粒子进化优化策略研究[J]. 林祝亮,冯远静,俞立. 传感技术学报. 2009(06)
[9]集装箱船舶结构状态监测与评估系统[J]. 金永兴,胡雄,施朝健. 上海海事大学学报. 2008(03)
[10]基于自适应粒子群算法的光纤光栅传感器优化配置[J]. 王为,林玉池,沈小燕,赵美蓉,宋乐. 天津大学学报. 2010(10)
博士论文
[1]简单光滑精确罚函数方法的研究[D]. 郑芳英.上海大学 2012
[2]光纤光栅在船舶结构健康监测中的关键技术研究[D]. 王为.天津大学 2010
[3]光纤光栅传感技术与工程应用研究[D]. 孙丽.大连理工大学 2006
[4]大深度潜水器结构分析与设计研究[D]. 刘涛.中国船舶科学研究中心 2001
硕士论文
[1]潜水器耐压壳结构稳定性分析与研究[D]. 靖海宏.武汉理工大学 2011
[2]基于光纤光栅的船舶结构健康监测技术研究[D]. 梁文彬.天津大学 2012
[3]结构健康监测中的传感器优化配置研究[D]. 田莉.浙江理工大学 2012
[4]光纤光栅位移传感器及其在边坡防护安全监测系统中的应用[D]. 张立佳.武汉理工大学 2012
[5]基于光纤光栅传感技术的船舶结构长期监测方法[D]. 张涛.中国舰船研究院 2014
[6]基于粒子群算法的斜拉桥传感器优化布置研究[D]. 沈显龙.哈尔滨工业大学 2013
[7]基于遗传算法的公路纵断面优化研究[D]. 杨献波.东南大学 2006
[8]基于FBG技术的散货船结构监测传感器布置研究[D]. 张岚.武汉理工大学 2008
[9]船体强度状态监测技术研究[D]. 侯超.武汉理工大学 2008
[10]桥梁健康监测系统传感器优化布置研究[D]. 高荣.华中科技大学 2007
本文编号：3707765
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