采用光纖光柵測(cè)量軌道結(jié)構(gòu)受力特性的研究.pdf

1、光纖光柵是一種波長(zhǎng)調(diào)制型的濾波器件，因其具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、占用質(zhì)量輕、空間小、絕緣性能好、能多點(diǎn)復(fù)用、能埋入待測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在大型工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的使用。本文在高鐵路基動(dòng)力學(xué)足尺(1∶1)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ推脚_(tái)上，采用光纖光柵傳感技術(shù)對(duì)鋼軌的受力特性進(jìn)行了相關(guān)的研究;同時(shí)，用圓柱形鋼筋模擬軌道扣件螺栓的受力情況，這對(duì)分析和診斷高鐵軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性具有深遠(yuǎn)的意義。
　　本文研究的工作主要包含在以下三個(gè)方

2、面之中:
　　(1)將鋼軌簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁模型，通過(guò)Abaqus有限元分析軟件(Finite elementanalysis software)對(duì)該簡(jiǎn)化模型進(jìn)行受力仿真，得出在荷載作用下鋼軌沿軸向的應(yīng)力分布情況，并以此仿真結(jié)果作為參考依據(jù)，將光纖Bragg光柵粘貼于實(shí)驗(yàn)室高鐵路基足尺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷匿撥壣线M(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)激振器模擬不同加載條件，測(cè)量不同車重和車速荷載作用下軌道的受力變化情況。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，現(xiàn)有模型的軌道系統(tǒng)存在13Hz

3、左右的固有頻率，對(duì)應(yīng)于252km/h的列車車速。當(dāng)車速達(dá)到這一特征速度時(shí)，鋼軌所受到的應(yīng)力最大。
　　(2)分別對(duì)光纖光柵的應(yīng)變以及溫度傳輸特性理論進(jìn)行了系統(tǒng)分析。為了解決螺桿等圓柱形物體表面的溫度補(bǔ)償問(wèn)題，以材料的泊松比v為線索，基于圓柱形物體表面的軸向應(yīng)變與環(huán)向應(yīng)變的比值|εh/εa|等于待測(cè)物材料的泊松比v這一關(guān)系，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于螺桿等圓柱形物體表面雙光纖Bragg光柵應(yīng)變檢測(cè)方案。這種雙光纖Bragg光柵結(jié)構(gòu)的應(yīng)變傳感器