基于分布式長標(biāo)距FBG傳感的高聳結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究.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)在長期的服役期間，環(huán)境侵蝕、材料老化和動靜力荷載的長期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等不利因素均會引起結(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)在損傷識別和動位移上的健康監(jiān)測方法。傳統(tǒng)的“點式”傳感技術(shù)難以全面監(jiān)測結(jié)構(gòu)的損傷情況和變形分布，本文基于分布式長標(biāo)距光纖光柵(FBG)傳感技術(shù)研究了長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)在高聳結(jié)構(gòu)損傷識別中的應(yīng)用，同時研究了長標(biāo)距應(yīng)變在結(jié)構(gòu)動位移計算中應(yīng)用。主

2、要研究內(nèi)容如下：
　　(1)介紹了光纖傳感技術(shù)的特點與優(yōu)勢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，并探討了長標(biāo)距FBG傳感器的制作工藝和封裝方法；對封裝后的長標(biāo)距FBG傳感器進行了基本性能的試驗，表明封裝化處理對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)基于單點激勵下長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)的推導(dǎo)

3、，研究了多點激勵下長標(biāo)距應(yīng)變頻響函數(shù)的表達方式，從而推導(dǎo)了多點激勵下的長標(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ANSYS軟件數(shù)值分析和試驗?zāi)M了豎放懸臂梁結(jié)構(gòu)在不同激勵荷載下的動力響應(yīng)，在結(jié)構(gòu)表面直接粘貼長標(biāo)距FBG傳感器測量標(biāo)距單元的平均應(yīng)變響應(yīng)，用頻譜分析方法識別結(jié)構(gòu)的長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)，驗證了多點激勵下長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)識別的正確性，通過人為逐步引入損傷，研究了長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)在損傷識別上的應(yīng)用。
　　(3)基于長標(biāo)距FB

4、G傳感器測得的長標(biāo)距應(yīng)變，研究了共軛梁法和模態(tài)矩陣法在結(jié)構(gòu)動位移監(jiān)測上的計算理論，通過數(shù)值分析和試驗分析兩方面對結(jié)構(gòu)的動位移進行了監(jiān)測計算分析，發(fā)現(xiàn)兩者均能較好的計算得到結(jié)構(gòu)的動位移時程；另外，也比較分析了傳感器的不同布置方式對結(jié)構(gòu)動位移計算的影響。
　　(4)應(yīng)用ANSYS有限元軟件分析了高聳通信塔架在脈動風(fēng)荷載作用下的風(fēng)振動力響應(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)作為分析對象，識別得到結(jié)構(gòu)的長標(biāo)距應(yīng)變模態(tài)，研究其在塔架