采用光纖光柵測量軌道結構受力特性的研究.pdf

1、光纖光柵是一種波長調制型的濾波器件，因其具有抗電磁干擾能力強、占用質量輕、空間小、絕緣性能好、能多點復用、能埋入待測結構內部等優(yōu)點，目前已經在大型工程結構的健康監(jiān)測中得到了廣泛的使用。本文在高鐵路基動力學足尺(1∶1)實驗模型平臺上，采用光纖光柵傳感技術對鋼軌的受力特性進行了相關的研究;同時，用圓柱形鋼筋模擬軌道扣件螺栓的受力情況，這對分析和診斷高鐵軌道結構的穩(wěn)定性以及安全性具有深遠的意義。
　　本文研究的工作主要包含在以下三個方

2、面之中:
　　(1)將鋼軌簡化為簡支梁模型，通過Abaqus有限元分析軟件(Finite elementanalysis software)對該簡化模型進行受力仿真，得出在荷載作用下鋼軌沿軸向的應力分布情況，并以此仿真結果作為參考依據，將光纖Bragg光柵粘貼于實驗室高鐵路基足尺實驗模型的鋼軌上進行實驗。通過激振器模擬不同加載條件，測量不同車重和車速荷載作用下軌道的受力變化情況。從實驗結果中可以看出，現有模型的軌道系統(tǒng)存在13Hz

3、左右的固有頻率，對應于252km/h的列車車速。當車速達到這一特征速度時，鋼軌所受到的應力最大。
　　(2)分別對光纖光柵的應變以及溫度傳輸特性理論進行了系統(tǒng)分析。為了解決螺桿等圓柱形物體表面的溫度補償問題，以材料的泊松比v為線索，基于圓柱形物體表面的軸向應變與環(huán)向應變的比值|εh/εa|等于待測物材料的泊松比v這一關系，設計了一種應用于螺桿等圓柱形物體表面雙光纖Bragg光柵應變檢測方案。這種雙光纖Bragg光柵結構的應變傳感器