空间结构热变形与应变场分布式光纤监测方法研究

发布时间：2024-05-16 06:13

　　航空航天结构通常在多物理场复杂环境下运行,在这种极端环境下结构容易受到温度与外力作用的影响,诱发结构力学特性发生变化,导致结构的安全性与可靠性降低。因此,开展针对典型航空航天器结构热变形与应变场监测研究具有重要意义。为此,本文研究了基于光纤传感技术的结构热变形监测方法和应变监测与应变场反演方法,为结构健康状态的实时监测提供支持。主要研究工作包括以下几个方面:首先,根据光纤光栅传感机理,设计了一种以金属材料为基底,具有应变增敏特性的光纤光栅应变传感器封装。提高了光纤光栅应变传感器应变感知灵敏度,降低了应变测量误差,为航空航天器结构应变高精度监测提供了技术支撑。其次,针对以方形管为单元的空间伸展臂结构热载荷作用下面临的结构健康状态监测,构建了均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形分布式光纤在线监测系统。提出了一种均匀热载荷作用下伸展臂结构轴向热变形计算方法,并验证了该方法的可行性。再次,构建了基于分布式光纤传感器的非均匀热载荷下热应变与热变形监测系统。分别提出了基于热传导理论与有限元经验公式的两种轴向热变形计算方法,得到结构轴向热变形。在此基础上,实现伸展臂结构轴向温度场、热应变场反演。最后...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1A319挡风脱落图

服役提供重要保障。1.1课题研究背景1.1.1航空航天器结构热变形监测研究背景航空航天器结构往往处于真空、强辐射、强磁场与超低温等恶劣环境下在轨长期工作，在这样的环境中，其结构的力学特性以及工作寿命也会随之降低[1]。在飞行服役过程中，航空航天器结构容易产生变形、内部微裂纹等....

图1.2飞机上各材料使用情况

空间结构热变形与应变场分布式光纤监测方法研究航空航天器结构主要使用材料有铝合金与复合材料。铝合金材料相对于其他常用金属材料，其质量较轻，有着较高的强度比、刚度比，耐腐蚀性强以及有着良好的抗疲劳性能[3]。从航空器发展初期起，铝合金材料就一直广泛应用于各大航空航天器结构中。在各种商....

图1.4乘员返回舱（CCM）与保温层的光纤监测系统

形测量难的特点，采用了数字摄影测量技术对热真空中卫星天线面板的热变形进行测量[16]；柏宏武等利用高精度数字近景摄影测量技术，在真空罐外透过光学玻璃窗口对天线进行变形测量，并对其影响测量精度的因素进行全方位分析[17]；陈凡秀等将三维数字图像相关方法(Three-dimensio....

图2.8传将粘贴好的悬臂梁一端固支，另一端进行单

图2.8将粘贴好的悬臂梁一端固支，另一端进行进行一次加载，并记录一次数据。为了得到更包括从0N到5N的正行程加载试验与从5N到记录金属增敏封装型应变传感器与普通光纤光应变片数据。此外，为了能够更加准确地测量试验系统构建如图2.9所示。动态等截面梁光纤

本文编号：3974810