復(fù)雜受力狀態(tài)光纖光柵應(yīng)變傳遞及工程化設(shè)計.pdf

1、光纖布拉格光柵(FBG)應(yīng)變傳感器已經(jīng)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用，其測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對能否正確評定結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)有著重要影響。但是，經(jīng)過封裝后的FBG傳感器的測試應(yīng)變與被測基體的真實應(yīng)變存在一定差異。封裝層與被測基體材料性能之間的差異、基體的損傷累積、傳感器的結(jié)構(gòu)形式等因素都有可能對光纖光柵與被測基體之間的應(yīng)變傳遞造成影響。有必要針對以上情況分析FBG傳感器的應(yīng)變傳遞機理，以對傳感器進(jìn)行合理設(shè)計，降低測試誤差，獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)應(yīng)變場

2、。
　　本文以玻璃纖維增強塑料(GFRP)材料封裝的FBG應(yīng)變傳感器（GFRP-FBG應(yīng)變傳感器）為分析對象，從考慮混凝土基體彈塑性和長期蠕變特征的埋入式傳感器的應(yīng)變傳遞分析、可更換表面式傳感器的應(yīng)變傳遞分析以及基于應(yīng)變傳遞理論的工程化FBG應(yīng)變傳感器設(shè)計等方面開展研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)對于埋入混凝土中的GFRP-FBG應(yīng)變傳感器，基于彈性應(yīng)變傳遞理論，分別考慮混凝土基體的彈塑性行為和長期蠕變行為，選取適宜的本

3、構(gòu)關(guān)系，對應(yīng)變傳遞理論進(jìn)行推導(dǎo)，并通過有限元模擬對理論的合理性進(jìn)行驗證?；趹?yīng)變傳遞理論公式，分析各參數(shù)對平均應(yīng)變傳遞率的影響，選擇不利條件作為后續(xù)傳感器設(shè)計的基本計算條件。
　　(2)基于結(jié)構(gòu)力學(xué)中求解超靜定結(jié)構(gòu)的方法推導(dǎo)了一種新型的可更換表面式GFRP-FBG傳感器的應(yīng)變傳遞理論，并建立有限元模型對理論計算進(jìn)行了驗證?；趹?yīng)變傳遞理論公式，分析支座參數(shù)與感知構(gòu)件參數(shù)對傳感器平均應(yīng)變傳遞率的影響，為后續(xù)傳感器設(shè)計提供一定的參考。