基于光纤光栅应变传感的结构变形重构技术研究
发布时间：2022-07-03 20:10
随着现代航空工业的飞速发展,对飞机制造的质量和效率提出了更高更新的要求。由于飞机结构复杂,尺寸庞大,刚度要求高,基于飞机的功能特性及工作条件,对其零部件的装配质量提出了很高的要求,而零部件的装配质量与飞机装配工装的精度关系密切。针对飞机装配的质量需求,应对工装上重点零部件的关键区域的微小位移变形进行高精度测量,而工装上零部件数量繁多,布局密集且飞机装配过程复杂,位移变形难以直接进行测量。因而,工装重点零部件位移变形的测量及形变重构是重点研究问题。本文从结构变形测量技术出发,结合变形重构理论,对现有的测量技术与变形重构理论进行研究分析,优化了现有的测量方式,提出了新的变形重构算法,并将研究内容应用于实际飞机装配工装定位器的变形监测中。主要工作如下:1)对结构变形测量技术进行了研究,基于实际应用条件,分析了各个测量手段的优缺点,选取了其中优势突出的光纤光栅传感方式。重点对光纤光栅传感技术的原理进行了分析研究,对光纤光栅传感技术中存在的测量误差进行溯源,针对误差提出了对应的补偿方式,通过实验验证了误差补偿方法的有效性,确定了本文的变形测量技术,同时保证了应变信息获取的准确性。2)结合国内外对...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 结构变形测量技术概述
1.2.1 传统测量技术
1.2.2 光纤光栅传感技术
1.3 结构变形重构理论国内外研究现状
1.4 课题研究内容及研究思路
2 光纤光栅传感器传感原理与测量误差补偿研究
2.1 光纤光栅传感器基本结构
2.2 光纤光栅传感器的传输与传感原理
2.2.1 光纤光栅传感器的传输原理
2.2.2 光纤光栅传感器应变传感原理
2.2.3 光纤光栅传感器温度传感原理
2.3 光纤光栅传感器测量误差溯源
2.4 光纤光栅传感器测量误差补偿算法研究
2.4.1 光纤光栅传感器测量误差补偿算法
2.4.2误差补偿算法验证实验
2.4.3 误差补偿算法验证实验结果分析
2.5 本章小结
3 基于应变信息的结构变形重构理论研究
3.1 逆有限元法
3.2 模态法
3.3 Ko位移理论
3.4 结构变形理论分析对比
3.5 本章小结
4 基于Ko位移理论的三种优化算法研究
4.1 应变误差最小化重构算法
4.2 基于梁弯曲理论的重构算法
4.3 结构根部应变精确求解重构算法
4.4 三种优化算法的薄板变形重构实验及分析
4.5 本章小结
5 基于Ko位移理论的三种优化算法在飞机工装定位器中的应用
5.1 飞机工装定位器
5.2 定位器变形重构实验系统
5.2.1 实验平台
5.2.2 实验对象
5.2.3 应变测量系统
5.2.4 位移测量系统
5.3 定位器变形重构实验内容
5.3.1 传感器布置
5.3.2加载实验
5.4 实验结果及分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
附录 A 符号对照表
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]应用于飞机装配的并联机构技术发展综述[J]. 潘国威,陈文亮,王珉. 航空学报. 2019(01)
[2]变形机翼柔性蒙皮形状光纤传感及重构方法[J]. 曲道明,孙广开,李红,娄小平,祝连庆. 仪器仪表学报. 2018(01)
[3]浅析飞机工装设计制造技术[J]. 崔健. 科技创新与应用. 2016(27)
[4]基于关键测量特性的飞机装配工装在线检测[J]. 王巍,高雪松,俞鸿均,穆志国. 制造业自动化. 2016(05)
[5]基于模块化设计的柔性装配工装关键技术研究[J]. 李维亮,杨京京,周良明. 机床与液压. 2016(04)
[6]压电加速度传感器测量电路的设计[J]. 梁鑫,徐慧. 压电与声光. 2015(02)
[7]风洞模型变形单相机测量误差分析与补偿算法[J]. 孙岩. 航空学报. 2015(07)
[8]柔性工装及自动化装配设备在大型飞机装配中的运用[J]. 孙颖,赵鲁宁. 飞机设计. 2013(05)
[9]基于应变测量方法的卫星天线阵列变形检测[J]. 郭蒙,何汉辉,肖定邦. 航天器环境工程. 2012(06)
[10]一种适于柔性无人机机翼形变的测试方法[J]. 王寅,朱振宇,陈志平,贾永清. 计算机测量与控制. 2012(11)
硕士论文
[1]基于平行多线的手持式激光三维扫描技术研究和应用[D]. 张晨博.南京航空航天大学 2017
[2]基于转角的桥梁结构健康监测与状态评估[D]. 葛李强.东南大学 2016
[3]线结构光三维视觉测量系统的关键技术研究[D]. 李硕.广东工业大学 2016
[4]用于结构位移场重构的逆有限元法研究[D]. 蔡鹏越.南京航空航天大学 2016
[5]基于应变信息的飞机机翼变形测量及形变重构理论研究[D]. 魏传达.西安电子科技大学 2015
[6]基于光纤光栅的结构变形监测方法研究[D]. 闫美佳.南京航空航天大学 2015
[7]双目视频模型变形测量系统设计及实现[D]. 杨振华.华中科技大学 2011
[8]埋植元件的复合材料结构变形监测技术研究[D]. 杨坤.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3655567
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 结构变形测量技术概述
1.2.1 传统测量技术
1.2.2 光纤光栅传感技术
1.3 结构变形重构理论国内外研究现状
1.4 课题研究内容及研究思路
2 光纤光栅传感器传感原理与测量误差补偿研究
2.1 光纤光栅传感器基本结构
2.2 光纤光栅传感器的传输与传感原理
2.2.1 光纤光栅传感器的传输原理
2.2.2 光纤光栅传感器应变传感原理
2.2.3 光纤光栅传感器温度传感原理
2.3 光纤光栅传感器测量误差溯源
2.4 光纤光栅传感器测量误差补偿算法研究
2.4.1 光纤光栅传感器测量误差补偿算法
2.4.2误差补偿算法验证实验
2.4.3 误差补偿算法验证实验结果分析
2.5 本章小结
3 基于应变信息的结构变形重构理论研究
3.1 逆有限元法
3.2 模态法
3.3 Ko位移理论
3.4 结构变形理论分析对比
3.5 本章小结
4 基于Ko位移理论的三种优化算法研究
4.1 应变误差最小化重构算法
4.2 基于梁弯曲理论的重构算法
4.3 结构根部应变精确求解重构算法
4.4 三种优化算法的薄板变形重构实验及分析
4.5 本章小结
5 基于Ko位移理论的三种优化算法在飞机工装定位器中的应用
5.1 飞机工装定位器
5.2 定位器变形重构实验系统
5.2.1 实验平台
5.2.2 实验对象
5.2.3 应变测量系统
5.2.4 位移测量系统
5.3 定位器变形重构实验内容
5.3.1 传感器布置
5.3.2加载实验
5.4 实验结果及分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
附录 A 符号对照表
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]应用于飞机装配的并联机构技术发展综述[J]. 潘国威,陈文亮,王珉. 航空学报. 2019(01)
[2]变形机翼柔性蒙皮形状光纤传感及重构方法[J]. 曲道明,孙广开,李红,娄小平,祝连庆. 仪器仪表学报. 2018(01)
[3]浅析飞机工装设计制造技术[J]. 崔健. 科技创新与应用. 2016(27)
[4]基于关键测量特性的飞机装配工装在线检测[J]. 王巍,高雪松,俞鸿均,穆志国. 制造业自动化. 2016(05)
[5]基于模块化设计的柔性装配工装关键技术研究[J]. 李维亮,杨京京,周良明. 机床与液压. 2016(04)
[6]压电加速度传感器测量电路的设计[J]. 梁鑫,徐慧. 压电与声光. 2015(02)
[7]风洞模型变形单相机测量误差分析与补偿算法[J]. 孙岩. 航空学报. 2015(07)
[8]柔性工装及自动化装配设备在大型飞机装配中的运用[J]. 孙颖,赵鲁宁. 飞机设计. 2013(05)
[9]基于应变测量方法的卫星天线阵列变形检测[J]. 郭蒙,何汉辉,肖定邦. 航天器环境工程. 2012(06)
[10]一种适于柔性无人机机翼形变的测试方法[J]. 王寅,朱振宇,陈志平,贾永清. 计算机测量与控制. 2012(11)
硕士论文
[1]基于平行多线的手持式激光三维扫描技术研究和应用[D]. 张晨博.南京航空航天大学 2017
[2]基于转角的桥梁结构健康监测与状态评估[D]. 葛李强.东南大学 2016
[3]线结构光三维视觉测量系统的关键技术研究[D]. 李硕.广东工业大学 2016
[4]用于结构位移场重构的逆有限元法研究[D]. 蔡鹏越.南京航空航天大学 2016
[5]基于应变信息的飞机机翼变形测量及形变重构理论研究[D]. 魏传达.西安电子科技大学 2015
[6]基于光纤光栅的结构变形监测方法研究[D]. 闫美佳.南京航空航天大学 2015
[7]双目视频模型变形测量系统设计及实现[D]. 杨振华.华中科技大学 2011
[8]埋植元件的复合材料结构变形监测技术研究[D]. 杨坤.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3655567
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