本文關(guān)鍵詞：基于SMA的光纖光柵位移傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

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【摘要】：光纖光柵是性能優(yōu)良的傳感元件,在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。隨著現(xiàn)代民用飛機(jī)性能的提高,復(fù)雜航空結(jié)構(gòu)件的大變形和位移監(jiān)測(cè)對(duì)光纖光柵傳感器提出了新的要求。本文介紹了光纖光柵傳感器在民用航空的飛行器結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,提出了一種基于形狀記憶合金的光纖光柵位移傳感器的設(shè)計(jì)方法,利用形狀記憶合金變形的柔順性和任意性的特點(diǎn),通過形狀記憶效應(yīng)輔助光纖光柵成S型。從傳感器的力學(xué)分析、有限元仿真、傳感器性能測(cè)試三個(gè)方面展開研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,闡述了形狀記憶合金和光纖光柵傳感器的基本理論。利用大曲率曲桿模型推導(dǎo)了光纖Bragg光柵位移傳感器的波長變化與S型形狀記憶合金位移變化之間的關(guān)系。利用有限元軟件對(duì)S型形狀記憶合金進(jìn)行仿真,研究不同的位移載荷下形狀記憶合金結(jié)構(gòu)的應(yīng)變變化情況。依據(jù)ANSYS仿真結(jié)果進(jìn)行光纖Bragg光柵位移傳感器的光譜仿真。其次,設(shè)計(jì)和研制了基于形狀記憶合金的光纖Bragg光柵位移傳感器,利用形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)驅(qū)動(dòng)光纖光柵傳感器柔順變形。通過對(duì)光纖光柵位移傳感器進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn),研究傳感器中心波長、光譜帶寬以及反射光強(qiáng)與位移之間關(guān)系。最后,通過蜂窩夾芯復(fù)合材料試件的沖擊載荷監(jiān)測(cè)與碳纖維復(fù)合材料接頭拉伸損傷監(jiān)測(cè)對(duì)光纖Bragg光柵位移傳感器的應(yīng)用進(jìn)行了探索研究,為該類傳感器應(yīng)用于航空結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：智能結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè) 形狀記憶合金 光纖布拉格光柵 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212;V267
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 光纖光柵傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3 研究目的與意義20
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 基于形狀記憶合金的光纖光柵位移傳感器基本理論22-36
• 2.1 形狀記憶合金22-32
• 2.1.1 形狀記憶合金的基本概念22-26
• 2.1.2 形狀記憶合金的馬氏體描述26-28
• 2.1.3 形狀記憶合金本構(gòu)模型及其回復(fù)分析28-32
• 2.2 光纖布拉格光柵傳感器基本介紹32-35
• 2.2.1 光纖的基本結(jié)構(gòu)及介紹32
• 2.2.2 光纖布拉格光柵傳感器的傳感原理32-35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第三章 基于SMA的光纖光柵位移傳感器特性研究36-49
• 3.1 光纖光柵位移傳感器拉伸變形的力學(xué)分析36-39
• 3.2 S型SMA的有限元仿真39-46
• 3.2.1 有限元分析簡(jiǎn)介39-41
• 3.2.2 有限元建模與分析41-46
• 3.3 光纖光柵位移傳感器的反射光譜仿真46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于SMA的光纖光柵位移傳感器研究49-57
• 4.1 傳感器設(shè)計(jì)思路49
• 4.2 基于SMA的光纖光柵位移傳感器的封裝制作49-52
• 4.2.1 形狀記憶合金的訓(xùn)練過程49-51
• 4.2.2 光纖光柵粘貼位置的確定51-52
• 4.3 基于SMA的光纖光柵位移傳感器的拉伸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建52-54
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路52
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)材料52-53
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容53-54
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第五章 基于SMA的光纖光柵位移傳感器性能測(cè)試57-67
• 5.1 基于SMA的光纖光柵傳感器的沖擊測(cè)試57-62
• 5.1.1 沖擊測(cè)試的平臺(tái)的搭建57-59
• 5.1.2 沖擊測(cè)試的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容59-60
• 5.1.3 沖擊測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-62
• 5.2 基光纖光柵位移傳感器的T型接頭損傷探索研究62-66
• 5.2.1 損傷測(cè)試的平臺(tái)的搭建62-64
• 5.2.2 損傷監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究64-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 研究結(jié)論67
• 6.2 工作展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

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1 楊凱,辜承林;形狀記憶合金電機(jī)研究與應(yīng)用中的若干新發(fā)展[J];微電機(jī)(伺服技術(shù));2000年02期

2 劉建輝,李寧,文玉華;形狀記憶合金的應(yīng)用[J];機(jī)械;2001年03期

3 朱明;神奇的形狀記憶合金[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2001年10期

4 周海鋒;形狀記憶合金及其應(yīng)用[J];機(jī)電設(shè)備;2002年05期

5 朱玉田,，

本文編號(hào)：914353