基于光纤光栅的飞行器结构健康监测技术研究

发布时间：2017-10-04 14:36

  本文关键词：基于光纤光栅的飞行器结构健康监测技术研究

  更多相关文章： 机翼 光纤光栅 分布式传感网络 形变 损伤 健康状态监测 实时检测

【摘要】：飞机作为一种便捷的交通工具在近些年得到了广泛应用,其稳定性及安全性对人身财产安全尤为重要,所以近些年来针对飞机的结构健康检测技术发展迅猛。本文旨在研究光纤光栅分布式传感技术对飞机的形态及健康状态进行检测,主要研究对象为机翼结构,研究工作如下:(1)分析了光纤光栅检测应变的原理,研究了机翼主受力部件——翼梁的应变分布及结构应变与曲率的关系。采用有限元方法仿真了不同载荷下的翼梁应变及形变,根据设计的形变重构算法,准确得到了翼梁的形变。搭建实验系统检测了碳纤维简化翼梁的形变,两种方法都得到了较高的精确度。(2)研究了机翼流体力作用主要部件——机翼蒙皮的形变。根据有限元方法仿真得到了蒙皮上网络式节点的应变分布,根据设计的形变重构算法准确得到了蒙皮的形变。设计实验系统验证了理论方法,并对数据误差作了相关分析。使用压电阵列超声损伤定位方法,设计了基于复合材料各向异性的新型椭圆定位算法,定位误差由原来的29.8%降低为8.87%,为后续光声结合损伤定位做好铺垫。(3)研究了机翼在流体力作用下的受力分布,主要研究了翼弦的压力分布,升力随攻角的变化趋势,结合有限元仿真与实验的方法,最终得到了良好的检测趋势。实际检测结果与仿真结果匹配良好,说明了本文设计方法的可行性及准确性。通过上述对机翼相关状态的检测,说明了本文所设计的飞机健康状态检测系统具有较高的检测精确度与频率响应。针对上述实验系统,基于Labview软件平台编写了实时检测程序,实现了可视化检测。
【关键词】：机翼 光纤光栅 分布式传感网络 形变 损伤 健康状态监测 实时检测
【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】：V267
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题研究的背景及意义13-15
• 1.2 固定翼飞机状态检测国内外研究现状15-18
• 1.3 课题研究目的18-19
• 1.4 研究内容19-20
• 第二章 传感理论及机翼形态检测理论20-27
• 2.1 FBG检测及解调原理20-23
• 2.1.1 FBG传感原理20-22
• 2.1.2 FBG解调原理22-23
• 2.2 机翼状态检测理论及失速原理23-26
• 2.2.1 机翼状态检测原理23-25
• 2.2.2 失速检测原理25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 机翼主受力部件的形变检测27-46
• 3.1 Ansys翼梁仿真理论27-36
• 3.1.1 翼梁形变仿真及数据分析28-32
• 3.1.2 基于仿真分析的翼梁曲率形变算法32-36
• 3.2 翼梁形变检测系统36-44
• 3.2.1 FBG应变检测及Ko位移理论验证37-41
• 3.2.2 基于曲率的翼梁形变检测系统41-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第四章 机翼蒙皮状态检测46-60
• 4.1 机翼蒙皮形变检测46-55
• 4.1.1 机翼蒙皮面形变仿真46-53
• 4.1.2 基于线化面的翼面形变检测53-55
• 4.2 蒙皮高精度损伤定位55-59
• 4.3 本章总结59-60
• 第五章 机翼流体作用力检测60-70
• 5.1 Fluent机翼流体仿真60-63
• 5.2 机翼流体力学检测63-68
• 5.2.1 翼弦压力分布检测64-66
• 5.2.2 大迎角失速检测66-68
• 5.3 本章总结68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 工作总结70
• 6.2 研究展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文77

【参考文献】

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本文编号：971239