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基于光纤光栅测试技术的新型路用应力及层间位移传感器开发

发布时间:2018-05-24 05:02

  本文选题:传感器 + 最大主应力 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文


【摘要】:近年来,光纤光栅(FBG)传感技术迅速发展,并在各类土木结构的健康监测中扮演着重要的角色。然而,在道路工程领域,专为道路设计研发的传感器并不多见。本文针对道路工程领域难以监测的最大主应力和层间位移,基于3D打印技术开发了新型路用最大主应力和和层间位移传感器,并通过一系列试验验证了传感器的稳定性和有效性。3D打印为近年来迅猛发展的一项技术。利用3D打印技术制作传感器,可以大大缩短传感器制作时间,降低其开发成本,并实现一些复杂的设计。本文首先验证了利用3D打印技术制作传感器的可行性。之后针对最大主应力和层间位移的特点,设计出新型路用传感器,并对其灵敏度、结构强度等指标进行理论推导及验算,并利用3D打印技术完成了传感器的制作。针对制作出的传感器,首先进行室内标定试验,研究其在最简单受力状态下的响应情况。对于试验中出现的波长偏移问题,将传感器原有设计进行改进,增加了温度补偿机制。在此基础上,对主应力传感器进行单轴压缩试验,研究其在复杂应力状态下测试的稳定性,并据此重新设计3种不同厚度的主应力传感器,探求其多角度受力情况,并详细制定了传感器的埋设方案。最后,对两种传感器进行现场实测。研究其在真实路面结构内部的受力状态下测试的准确性。与传统土压力传感器相比,主应力传感器的响应范围更大,且测试结果更贴近理论解。
[Abstract]:In recent years, fiber Bragg grating (FBG) sensing technology has developed rapidly and plays an important role in the health monitoring of various civil structures. However, in the field of road engineering, there are few sensors specially developed for road design. Aiming at the maximum principal stress and interstory displacement which are difficult to monitor in the field of road engineering, a new type of sensor of maximum principal stress and interlayer displacement is developed based on 3D printing technology. A series of experiments have proved that the stability and effectiveness of the sensor. 3D printing is a rapidly developing technology in recent years. Using 3D printing technology to make sensor can greatly shorten the time of making sensor, reduce its development cost, and realize some complex design. Firstly, the feasibility of using 3D printing technology to fabricate sensor is verified in this paper. Then, according to the characteristics of maximum principal stress and interlayer displacement, a new type of road sensor is designed, and its sensitivity, structural strength and other indexes are theoretically deduced and checked, and the sensor is fabricated by 3D printing technology. The sensor was calibrated in laboratory to study the response of the sensor under the simplest loading condition. The original design of the sensor is improved to increase the temperature compensation mechanism. On this basis, the uniaxial compression test of the principal stress sensor is carried out, and the stability of the principal stress sensor under the complex stress state is studied. According to this, three kinds of principal stress sensors with different thickness are redesigned to find out the multi-angle force. The embedded scheme of the sensor is worked out in detail. Finally, the two kinds of sensors are measured on the spot. The accuracy of the test under the stress state of the real pavement structure is studied. Compared with the traditional earth pressure sensor, the response range of the principal stress sensor is larger, and the measured results are closer to the theoretical solution.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212

【参考文献】

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本文编号:1927777

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