基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距FBG傳感的高聳結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、高聳結(jié)構(gòu)在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中已得到廣泛的應(yīng)用，而高聳結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期的服役期間，環(huán)境侵蝕、材料老化和動(dòng)靜力荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等不利因素均會(huì)引起結(jié)構(gòu)損傷累積和抗力衰減，本文的研究目的是探討高聳結(jié)構(gòu)在損傷識(shí)別和動(dòng)位移上的健康監(jiān)測(cè)方法。傳統(tǒng)的“點(diǎn)式”傳感技術(shù)難以全面監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的損傷情況和變形分布，本文基于分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖光柵(FBG)傳感技術(shù)研究了長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)在高聳結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中的應(yīng)用，同時(shí)研究了長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變?cè)诮Y(jié)構(gòu)動(dòng)位移計(jì)算中應(yīng)用。主

2、要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)介紹了光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)和幾種典型的分布式光纖傳感技術(shù)，主要描述了光纖光柵(FBG)光纖光柵技術(shù)的傳感原理，并探討了長(zhǎng)標(biāo)距FBG傳感器的制作工藝和封裝方法；對(duì)封裝后的長(zhǎng)標(biāo)距FBG傳感器進(jìn)行了基本性能的試驗(yàn)，表明封裝化處理對(duì)FBG傳感器的傳感特性基本不影響，并得到了各傳感器的應(yīng)變傳感系數(shù)；從光纖傳感器本身及封裝與安裝工藝兩方面探討其可靠性與穩(wěn)定性。
　　(2)基于單點(diǎn)激勵(lì)下長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)的推導(dǎo)

3、，研究了多點(diǎn)激勵(lì)下長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變頻響函數(shù)的表達(dá)方式，從而推導(dǎo)了多點(diǎn)激勵(lì)下的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)，并提出了相應(yīng)的應(yīng)變模態(tài)損傷指標(biāo)；通過(guò)ANSYS軟件數(shù)值分析和試驗(yàn)?zāi)M了豎放懸臂梁結(jié)構(gòu)在不同激勵(lì)荷載下的動(dòng)力響應(yīng)，在結(jié)構(gòu)表面直接粘貼長(zhǎng)標(biāo)距FBG傳感器測(cè)量標(biāo)距單元的平均應(yīng)變響應(yīng)，用頻譜分析方法識(shí)別結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)，驗(yàn)證了多點(diǎn)激勵(lì)下長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)識(shí)別的正確性，通過(guò)人為逐步引入損傷，研究了長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)在損傷識(shí)別上的應(yīng)用。
　　(3)基于長(zhǎng)標(biāo)距FB

4、G傳感器測(cè)得的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變，研究了共軛梁法和模態(tài)矩陣法在結(jié)構(gòu)動(dòng)位移監(jiān)測(cè)上的計(jì)算理論，通過(guò)數(shù)值分析和試驗(yàn)分析兩方面對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)兩者均能較好的計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的動(dòng)位移時(shí)程；另外，也比較分析了傳感器的不同布置方式對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)位移計(jì)算的影響。
　　(4)應(yīng)用ANSYS有限元軟件分析了高聳通信塔架在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的風(fēng)振動(dòng)力響應(yīng)，提取結(jié)構(gòu)一根主弦桿上各單元的平均應(yīng)變響應(yīng)作為分析對(duì)象，識(shí)別得到結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)，研究其在塔架