基于光纖傳感和emd分解的復(fù)合材料損傷監(jiān)測(cè)研究

1、分類號(hào)——U D C密 級(jí)學(xué)校代碼! Q 壘窆Z劣多凄理歹大潭學(xué) 位 論 文題 目 基王絲紅堡盛壟基迦僉鯉鮑復(fù)金鹽盤塑笪些型塹寇多苣文j 題目 S 壑玉亟Y(jié)Q 墮亟墾堡壘g 曼墊Q 壘i ! Q ! i 娶gQ ￡殳Q 鯉Q 墨i ! 曼m a t e r i a l sb a s e d o nf i b e ro p t i cs e n s o r a n d E M D ．．．．．．．．．．．研究生姓名 至明指導(dǎo)教師申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別

2、 亟±4 3 0 0 7 0論文提交日期2 Q 1 2 生§旦 論文答辯日期2 Q 1 2 生5 月學(xué)位授予單位盍墨墨墨盤堂學(xué)位授予日期答辯委員會(huì)主席j 忙評(píng)閱侖三簍一2 0 1 2 年5 月摘要復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、航天、醫(yī)療、船舶等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。但是復(fù)合材料對(duì)損傷敏感，易導(dǎo)致其強(qiáng)度大幅下降，導(dǎo)致承載能力下降，所以對(duì)于復(fù)合材料的損傷監(jiān)測(cè)是十分重要的。由于復(fù)合材料具有各向

3、異性的性質(zhì)，因此監(jiān)測(cè)時(shí)采集到的信號(hào)具有非線性、非平穩(wěn)的性質(zhì)，如何處理這些數(shù)據(jù)，是復(fù)合材料監(jiān)測(cè)中的難點(diǎn)。光纖光柵傳感器作為新型的傳感器，具有穩(wěn)定性高、抗干擾、易于分布等優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，并且表現(xiàn)良好。E M D 分解是一種依據(jù)信號(hào)的局部時(shí)變特征進(jìn)行的自適應(yīng)分解，將信號(hào)分解為若干個(gè)I M F 分量和一個(gè)殘余量之和，克服了傳統(tǒng)方法中利用無(wú)意義的諧波分量來(lái)表示非平穩(wěn)、非線性信號(hào)的缺陷，因此更適合處理非平穩(wěn)信號(hào)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具

4、有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力和并行計(jì)算能力，特別適用于處理非線性問(wèn)題。基于此，本文將光纖傳感器與E M D 分解和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，用于對(duì)復(fù)合材料板的損傷監(jiān)測(cè)。本文做了如下幾個(gè)方面的工作：1 ．分析了復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題。并從理論上探討了光纖光柵傳感器分別在軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力下的應(yīng)變傳感特性。得到了光纖光柵傳感器在軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力下的靈敏度。2 ．通過(guò)對(duì)兩端約束的復(fù)合板材進(jìn)行有限元建模并分析，得到了其在健康和損傷兩種狀態(tài)下的應(yīng)變分布

5、規(guī)律。在相同載荷下，損傷狀態(tài)下的板材的應(yīng)變大于健康狀態(tài)下的應(yīng)變，并且在損傷處會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。3 ．利用有限元分析的結(jié)果，確定了光纖傳感粘貼的位置和傳感陣列的范圍。利用S M l 3 0 光纖解調(diào)儀，得到了在健康和損傷兩種狀態(tài)下同一載荷加載到不同位置時(shí)應(yīng)變的變化，采集到了兩種狀態(tài)下相同能量沖擊不同位置時(shí)應(yīng)變波形。4 ．利用E M D 分解方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了各信號(hào)的I M F 分量。并提出了一種基于I M F 能量貢獻(xiàn)率的