光纤光栅传感器在固体推进剂内部应变测量中的试验研究

发布时间：2021-02-12 20:23

　　针对固体推进剂内部应变监测的难题,采用仿真与试验相结合的方法,开展了光纤光栅（FBG,Fiber Bragg Grating）传感器在固体推进剂内部应变的测量研究。研究中采用增加增敏结构的方法解决FBG应变测量传感器与固体推进剂的变形协调性问题,通过数值仿真初步筛选了增敏球尺寸,结合仿真结果设计并加工了植入4种不同结构（不带增敏结构和带有?2 mm、?3 mm、?4 mm增敏小球）的FBG应变测量传感器的固体推进剂试件,并对试件开展不同加载速率下的拉伸及压缩试验。结合试验结果分析了增敏小球直径、加载方式与加载速率对固体推进剂内部应变测试结果的影响,获得了内埋FBG传感器的固体推进剂内部应变变化规律。研究表明,采用增敏小球结构可有效解决FBG应变传感器与固体推进剂的变形协调性问题,大幅提高应变测量的灵敏度与传递效率,且增敏小球直径越大传递效率越高。所得研究成果可为FBG传感器用于固体发动机药柱应变监检测提供技术支撑。 

【文章来源】：固体火箭技术. 2020,43(04)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

FBG应变传感器增敏结构示意图

试验采用WDW-10微机控制电子万能试验机，见图2。该型试验机试验力范围0.04～10 k N，位移分辨率0.001 mm，位移加载速率0.005～500 mm/min，工作温度10～35℃，湿度20%～80%。2.2 固体推进剂试件结构设计

参照GJB 770B—2005《火药试验方法》并结合传感器埋设的要求，设计内埋FBG传感器的丁羟三组元固体推进剂拉伸和压缩试件。拉伸试件形状为哑铃状，尺寸为370 mm×110 mm×70 mm;压缩试件为110mm×110 mm×110 mm的正方体。在试件内部中间位置沿轴向布设FBG传感器，并从试件两端引出，试件形状、尺寸示意图见图3所示。2.3 拉伸试验

【参考文献】：
期刊论文
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[4]固体发动机药柱应力应变仿真与试验验证研究[J]. 黄波,刘杰,罗天元,胥泽奇,张凯.  装备环境工程. 2015(01)
[5]光纤光栅应变特性及其在槽形梁试验量测中的应用[J]. 王涛,孙庆,高岩,刘利.  铁道建筑. 2014(11)
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[9]光纤传感器在固体火箭发动机中应用的关键问题[J]. 胡宽,郭风华,常新龙,张琳.  导弹与航天运载技术. 2011(01)
[10]定应变作用下NEPE推进剂老化特性及寿命预估研究[J]. 张兴高,张炜,王春华,朱慧.  国防科技大学学报. 2009(03)

博士论文
[1]基于埋入式光纤传感器的固体火箭发动机健康监测系统[D]. 陈涛.湖南大学 2015



本文编号：3031386