基于分布式長標距FBG傳感的高聳結構健康監(jiān)測研究.pdf

1、高聳結構在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中已得到廣泛的應用，而高聳結構在長期的服役期間，環(huán)境侵蝕、材料老化和動靜力荷載的長期效應、疲勞效應與突變效應等不利因素均會引起結構損傷累積和抗力衰減，本文的研究目的是探討高聳結構在損傷識別和動位移上的健康監(jiān)測方法。傳統(tǒng)的“點式”傳感技術難以全面監(jiān)測結構的損傷情況和變形分布，本文基于分布式長標距光纖光柵(FBG)傳感技術研究了長標距應變模態(tài)在高聳結構損傷識別中的應用，同時研究了長標距應變在結構動位移計算中應用。主

2、要研究內(nèi)容如下：
　　(1)介紹了光纖傳感技術的特點與優(yōu)勢和幾種典型的分布式光纖傳感技術，主要描述了光纖光柵(FBG)光纖光柵技術的傳感原理，并探討了長標距FBG傳感器的制作工藝和封裝方法；對封裝后的長標距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距應變模態(tài)的推導

3、，研究了多點激勵下長標距應變頻響函數(shù)的表達方式，從而推導了多點激勵下的長標距應變模態(tài)，并提出了相應的應變模態(tài)損傷指標；通過ANSYS軟件數(shù)值分析和試驗模擬了豎放懸臂梁結構在不同激勵荷載下的動力響應，在結構表面直接粘貼長標距FBG傳感器測量標距單元的平均應變響應，用頻譜分析方法識別結構的長標距應變模態(tài)，驗證了多點激勵下長標距應變模態(tài)識別的正確性，通過人為逐步引入損傷，研究了長標距應變模態(tài)在損傷識別上的應用。
　　(3)基于長標距FB

4、G傳感器測得的長標距應變，研究了共軛梁法和模態(tài)矩陣法在結構動位移監(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構的動位移進行了監(jiān)測計算分析，發(fā)現(xiàn)兩者均能較好的計算得到結構的動位移時程；另外，也比較分析了傳感器的不同布置方式對結構動位移計算的影響。
　　(4)應用ANSYS有限元軟件分析了高聳通信塔架在脈動風荷載作用下的風振動力響應，提取結構一根主弦桿上各單元的平均應變響應作為分析對象，識別得到結構的長標距應變模態(tài)，研究其在塔架