埋入各向異性材料與復(fù)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(duì)于提高工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)營效率，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有極其重大的意義。光纖光柵以其獨(dú)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(fù)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(yīng)的關(guān)系；實(shí)現(xiàn)埋入式光纖光柵在復(fù)雜結(jié)構(gòu)載荷下健康監(jiān)測。主要研究工作有以下三個(gè)方面：
　　 一、研究分析了各向異性材料受軸對(duì)稱復(fù)雜應(yīng)力載荷或均勻溫度載荷時(shí)，材料內(nèi)部的應(yīng)力與應(yīng)變分布情況

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

3、善了鋼筋銹蝕的預(yù)測準(zhǔn)確性；分析了雙折射效應(yīng)對(duì)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(duì)光纖光柵在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最佳埋設(shè)點(diǎn)進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了光纖光柵波長漂移與鋼筋銹蝕度之間的關(guān)系。
　　 三、對(duì)復(fù)合絕緣子應(yīng)力監(jiān)測以及埋入式光纖光柵傳感特性進(jìn)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(yīng)力狀態(tài)。建立復(fù)合絕緣子應(yīng)力狀態(tài)與埋入式光纖光柵光譜響應(yīng)的理論模型，并作了試驗(yàn)驗(yàn)證。理論分析復(fù)合絕緣子金