航空航天結構通常在多物理場復雜環(huán)境下運行,在這種極端環(huán)境下結構容易受到溫度與外力作用的影響,誘發(fā)結構力學特性發(fā)生變化,導致結構的安全性與可靠性降低。因此,開展針對典型航空航天器結構熱變形與應變場監(jiān)測研究具有重要意義。為此,本文研究了基于光纖傳感技術的結構熱變形監(jiān)測方法和應變監(jiān)測與應變場反演方法,為結構健康狀態(tài)的實時監(jiān)測提供支持。主要研究工作包括以下幾個方面:首先,根據(jù)光纖光柵傳感機理,設計了一種以金屬材料為基底,具有應變增敏特性的光纖光柵應變傳感器封裝。提高了光纖光柵應變傳感器應變感知靈敏度,降低了應變測量誤差,為航空航天器結構應變高精度監(jiān)測提供了技術支撐。其次,針對以方形管為單元的空間伸展臂結構熱載荷作用下面臨的結構健康狀態(tài)監(jiān)測,構建了均勻熱載荷下伸展臂結構熱應變與熱變形分布式光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)。提出了一種均勻熱載荷作用下伸展臂結構軸向熱變形計算方法,并驗證了該方法的可行性。再次,構建了基于分布式光纖傳感器的非均勻熱載荷下熱應變與熱變形監(jiān)測系統(tǒng)。分別提出了基于熱傳導理論與有限元經(jīng)驗公式的兩種軸向熱變形計算方法,得到結構軸向熱變形。在此基礎上,實現(xiàn)伸展臂結構軸向溫度場、熱應變場反演。最后...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1A319擋風脫落圖

服役提供重要保障。1.1課題研究背景1.1.1航空航天器結構熱變形監(jiān)測研究背景航空航天器結構往往處于真空、強輻射、強磁場與超低溫等惡劣環(huán)境下在軌長期工作，在這樣的環(huán)境中，其結構的力學特性以及工作壽命也會隨之降低[1]。在飛行服役過程中，航空航天器結構容易產(chǎn)生變形、內(nèi)部微裂紋等....

圖1.2飛機上各材料使用情況

空間結構熱變形與應變場分布式光纖監(jiān)測方法研究航空航天器結構主要使用材料有鋁合金與復合材料。鋁合金材料相對于其他常用金屬材料，其質(zhì)量較輕，有著較高的強度比、剛度比，耐腐蝕性強以及有著良好的抗疲勞性能[3]。從航空器發(fā)展初期起，鋁合金材料就一直廣泛應用于各大航空航天器結構中。在各種商....

圖1.4乘員返回艙（CCM）與保溫層的光纖監(jiān)測系統(tǒng)

形測量難的特點，采用了數(shù)字攝影測量技術對熱真空中衛(wèi)星天線面板的熱變形進行測量[16]；柏宏武等利用高精度數(shù)字近景攝影測量技術，在真空罐外透過光學玻璃窗口對天線進行變形測量，并對其影響測量精度的因素進行全方位分析[17]；陳凡秀等將三維數(shù)字圖像相關方法(Three-dimensio....

圖2.8傳將粘貼好的懸臂梁一端固支，另一端進行單

圖2.8將粘貼好的懸臂梁一端固支，另一端進行進行一次加載，并記錄一次數(shù)據(jù)。為了得到更包括從0N到5N的正行程加載試驗與從5N到記錄金屬增敏封裝型應變傳感器與普通光纖光應變片數(shù)據(jù)。此外，為了能夠更加準確地測量試驗系統(tǒng)構建如圖2.9所示。動態(tài)等截面梁光纖

本文編號：3974810