基于光纤光栅对焊接裂缝及悬臂梁形变特性的研究
发布时间：2022-07-12 20:16
钢材的应用极其广泛,在制造业、建筑业、机械工业、海洋工业、航空航天业等领域都发挥着不可替代作用。在大型钢结构中,悬臂梁结构及其焊接结构也应用广泛,焊接的悬臂梁结构在自升式钻井平台、塔吊及大型建筑中也很常见。焊接结构由于其自身的不稳定性和悬臂梁结构受各种的载荷影响及弯矩、扭矩的作用,很容易产生形变,进而产生裂缝,从而造成结构的不稳定及事故的发生。因此对裂缝的检测和对悬臂梁形变的检测显得尤为重要。常见的对裂缝检测和对悬臂梁自由端位移变化检测的方法有直接观察法、应变片检测法、电磁式传感器检测法等,传统的方法及传感器受人为测量失误及电磁信号等影响,检测效果并不理想。光纤光栅传感器具有体积小、受电磁干扰性小、化学性能稳定、传输容量大、可分布式测量等优势,能更好的实现对微小裂缝及形变的检测。因此,本文提出基于光纤光栅对钢板焊接裂缝和悬臂梁结构进行检测分析与研究。本文的主要研究内容及成果如下:（1）基于耦合模理论,对光纤光栅的基本理论及传感特性进行分析,并对多种光纤光栅进行了Matlab图谱仿真及特性分析;（2）采用ANSYS有限元分析法建立模型,对预制裂缝的钢板和悬臂梁结构进行模型分析,得出等效应...
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 光纤光栅技术在机械工程领域的研究及应用状况
1.2.1 国外研究现状及应用状况
1.2.2 国内研究现状及应用状况
1.3 光纤光栅的发展史
1.4 本文主要研究内容
第二章 光纤光栅的理论模型
2.1 引言
2.2 光纤的概述
2.3 光纤光栅的分类
2.4 光纤光栅的特性
2.4.1 光纤光栅的传感基础
2.4.2 光纤光栅耦合模方程
2.5 本章小结
第三章 基于ANSYS的预制裂缝和悬臂梁基本结构的仿真
3.1 引言
3.2 焊接后状态模拟
3.2.1 焊缝的基本形式
3.2.2 常见的焊接裂纹种类
3.2.3 焊接后裂缝模拟
3.3 悬臂梁结构分析
3.4 本章小结
第四章 基于FBG的钢板焊接裂缝损伤实验研究
4.1 引言
4.2 实验系统
4.2.1 实验设备
4.2.2 试件的制备
4.2.3 实验平台
4.3 实验研究
4.3.1 实验过程
4.3.2 模型数据分析
4.4 本章小结
第五章 基于FBG的悬臂梁自由端位移检测实验研究
5.1 引言
5.2 实验系统
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验平台及实验过程
5.3 实验结果及数据分析
5.3.1 公式计算
5.3.2 实验测量
5.3.3 数据对比
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像处理的廊道表面裂缝检测技术研究[J]. 田伟,沈浩,李晓,师磊磊. 电子设计工程. 2020(05)
[2]Q235钢扩散型镀铝层显微结构分析[J]. 侯兴辉,许竹桃,唐佳勇,余超. 金属制品. 2020(01)
[3]薄膜参数对镀膜长周期光纤光栅透射谱的影响[J]. 高宇飞,韩连福,张勇,刘超,刘强,付长凤. 光学技术. 2020(01)
[4]基于FBG的机床龙门结构变形检测及重构研究[J]. 胡娜,周祖德,刘明尧. 机械设计与制造. 2019(06)
[5]切捆除膜机的设计与模态分析[J]. 陈玉华,田富洋,闫银发,宋占华,李法德,张忠良. 农机化研究. 2019(04)
[6]固定载荷下光纤光栅应变传感阵列检测裂缝悬臂梁损伤的研究[J]. 罗裴,田建伟. 半导体光电. 2016(06)
[7]基于掺铒光纤重叠光栅的双波长光纤激光器[J]. 王枫,毕卫红,付兴虎,江鹏,武洋. 中国激光. 2016(04)
[8]基于光纤光栅应变箍传感器的管道局部腐蚀监测[J]. 任亮,程祥,姜涛. 油气储运. 2017(03)
[9]光纤光栅在等强度悬臂梁均匀应变区的转换与有限元分析[J]. 王雷,刘爱莲,李英娜,赵振刚,谢涛,李川. 光学技术. 2015(03)
[10]光纤传感监测压力管道泄漏技术进展综述[J]. 郑元辽,刘月明. 传感器与微系统. 2014(09)
博士论文
[1]2μm波段激光线宽表征方法及单纵模掺铥光纤激光器研制与应用[D]. 白燕.北京交通大学 2019
[2]少模光纤损伤测量及故障检测技术研究[D]. 刘峰.吉林大学 2019
[3]新型相移光纤光栅的设计及传感特性研究[D]. 李晓兰.南开大学 2012
[4]钢结构损伤诊断实用方法研究[D]. 李国东.中国地震局工程力学研究所 2010
硕士论文
[1]基于保偏光纤光栅的可调OCSR准单边带调制技术[D]. 鲍莹莹.北京交通大学 2019
[2]光纤压力传感器的光谱解调技术[D]. 唐瑛.西安工业大学 2019
[3]基于闪耀光纤光栅的模式转换器的研究[D]. 李绍清.北京交通大学 2018
[4]基于啁啾相移光纤光栅的宽调谐光电振荡器的研究[D]. 韩晓晓.南京邮电大学 2017
[5]基于应变场和光纤光栅传感的机械结构裂纹扩展识别研究[D]. 尚进.武汉理工大学 2012
本文编号：3659779
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 光纤光栅技术在机械工程领域的研究及应用状况
1.2.1 国外研究现状及应用状况
1.2.2 国内研究现状及应用状况
1.3 光纤光栅的发展史
1.4 本文主要研究内容
第二章 光纤光栅的理论模型
2.1 引言
2.2 光纤的概述
2.3 光纤光栅的分类
2.4 光纤光栅的特性
2.4.1 光纤光栅的传感基础
2.4.2 光纤光栅耦合模方程
2.5 本章小结
第三章 基于ANSYS的预制裂缝和悬臂梁基本结构的仿真
3.1 引言
3.2 焊接后状态模拟
3.2.1 焊缝的基本形式
3.2.2 常见的焊接裂纹种类
3.2.3 焊接后裂缝模拟
3.3 悬臂梁结构分析
3.4 本章小结
第四章 基于FBG的钢板焊接裂缝损伤实验研究
4.1 引言
4.2 实验系统
4.2.1 实验设备
4.2.2 试件的制备
4.2.3 实验平台
4.3 实验研究
4.3.1 实验过程
4.3.2 模型数据分析
4.4 本章小结
第五章 基于FBG的悬臂梁自由端位移检测实验研究
5.1 引言
5.2 实验系统
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验平台及实验过程
5.3 实验结果及数据分析
5.3.1 公式计算
5.3.2 实验测量
5.3.3 数据对比
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像处理的廊道表面裂缝检测技术研究[J]. 田伟,沈浩,李晓,师磊磊. 电子设计工程. 2020(05)
[2]Q235钢扩散型镀铝层显微结构分析[J]. 侯兴辉,许竹桃,唐佳勇,余超. 金属制品. 2020(01)
[3]薄膜参数对镀膜长周期光纤光栅透射谱的影响[J]. 高宇飞,韩连福,张勇,刘超,刘强,付长凤. 光学技术. 2020(01)
[4]基于FBG的机床龙门结构变形检测及重构研究[J]. 胡娜,周祖德,刘明尧. 机械设计与制造. 2019(06)
[5]切捆除膜机的设计与模态分析[J]. 陈玉华,田富洋,闫银发,宋占华,李法德,张忠良. 农机化研究. 2019(04)
[6]固定载荷下光纤光栅应变传感阵列检测裂缝悬臂梁损伤的研究[J]. 罗裴,田建伟. 半导体光电. 2016(06)
[7]基于掺铒光纤重叠光栅的双波长光纤激光器[J]. 王枫,毕卫红,付兴虎,江鹏,武洋. 中国激光. 2016(04)
[8]基于光纤光栅应变箍传感器的管道局部腐蚀监测[J]. 任亮,程祥,姜涛. 油气储运. 2017(03)
[9]光纤光栅在等强度悬臂梁均匀应变区的转换与有限元分析[J]. 王雷,刘爱莲,李英娜,赵振刚,谢涛,李川. 光学技术. 2015(03)
[10]光纤传感监测压力管道泄漏技术进展综述[J]. 郑元辽,刘月明. 传感器与微系统. 2014(09)
博士论文
[1]2μm波段激光线宽表征方法及单纵模掺铥光纤激光器研制与应用[D]. 白燕.北京交通大学 2019
[2]少模光纤损伤测量及故障检测技术研究[D]. 刘峰.吉林大学 2019
[3]新型相移光纤光栅的设计及传感特性研究[D]. 李晓兰.南开大学 2012
[4]钢结构损伤诊断实用方法研究[D]. 李国东.中国地震局工程力学研究所 2010
硕士论文
[1]基于保偏光纤光栅的可调OCSR准单边带调制技术[D]. 鲍莹莹.北京交通大学 2019
[2]光纤压力传感器的光谱解调技术[D]. 唐瑛.西安工业大学 2019
[3]基于闪耀光纤光栅的模式转换器的研究[D]. 李绍清.北京交通大学 2018
[4]基于啁啾相移光纤光栅的宽调谐光电振荡器的研究[D]. 韩晓晓.南京邮电大学 2017
[5]基于应变场和光纤光栅传感的机械结构裂纹扩展识别研究[D]. 尚进.武汉理工大学 2012
本文编号：3659779
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