埋入各向異性材料與復合結(jié)構(gòu)中的光纖光柵傳感特性與檢測技術(shù)的研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測對于提高工程結(jié)構(gòu)的運營效率，保障人民生命財產(chǎn)安全具有極其重大的意義。光纖光柵以其獨特優(yōu)勢成為最具發(fā)展前景的埋入式傳感器。本文研究光纖光柵埋入各向異性材料與復合結(jié)構(gòu)基體后，光纖光柵與基體的相互作用力；建立基體所受的載荷與埋入式光纖光柵光譜響應的關系；實現(xiàn)埋入式光纖光柵在復雜結(jié)構(gòu)載荷下健康監(jiān)測。主要研究工作有以下三個方面：
　　 一、研究分析了各向異性材料受軸對稱復雜應力載荷或均勻溫度載荷時，材料內(nèi)部的應力與應變分布情況

2、，并對埋設其中的光纖光柵傳感特性進行了細致的研究。采用有限元分析軟件對理論分析結(jié)果作了對比和驗證。這些理論分析結(jié)果可用于改進實際光纖光柵傳感器的封埋技術(shù)以及埋入式光纖光柵復合絕緣子健康監(jiān)測。
　　 二、對埋入式光纖光柵混凝土鋼筋銹蝕監(jiān)測的傳感特性及應用進行了研究。采用理論與數(shù)值計算結(jié)合的方法分析埋入混凝土中的光纖光柵的應力狀態(tài)，基于材料力學和彈光效應分析光柵光譜響應，如修正了復雜應力條件下光纖光柵波長漂移與軸向應變的轉(zhuǎn)換系數(shù)，改

3、善了鋼筋銹蝕的預測準確性；分析了雙折射效應對光纖光柵反射譜特性的影響，為基于反射譜峰值波長變化的檢測方案提供了依據(jù)；對光纖光柵在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最佳埋設點進行了分析，推導了光纖光柵波長漂移與鋼筋銹蝕度之間的關系。
　　 三、對復合絕緣子應力監(jiān)測以及埋入式光纖光柵傳感特性進行了研究。分別采用有限元方法與各向異性體彈性理論分析芯棒應力狀態(tài)。建立復合絕緣子應力狀態(tài)與埋入式光纖光柵光譜響應的理論模型，并作了試驗驗證。理論分析復合絕緣子金