表面式光纤布拉格光栅传感器应变传递机理的研究

摘要

土木工程结构在其服役过程中，受到材料老化、自然灾害、偶然荷载等因素的影响，造成结构抗力下降，这些结构一旦失效，会造成严重的灾害。利用结构健康监测手段评估结构的安全性能，是各国学者所关注的研究方向。光纤光栅传感器的出现为结构健康监测提供了有利手段。但是，由于光纤光栅自身抗剪能力差,极易折断，土木工程结构的施工过程属于典型的粗放型作业，因此光纤布拉格光栅传感器在土木工程结构中应用必须对其进行封装保护。经过封装的光纤光栅粘贴在基体结构时，光纤光栅传感器测得的应变和基体的实际应变之间有差异，在光纤光栅粘贴的过程中要尽量减小他们之间的差异，使光纤光栅能够准确的测得基体结构的实际应变，光纤布拉格光栅传感器和基体之间的应变传递机理的研究具有重大意义。
　　本文具体内容如下：
　　(1)阐述了课题研究背景意义、光纤光栅传感器的国内外研究应用现状以及光纤光栅传感器应变传递机理研究的动态；
　　(2)阐述了光纤布拉格光栅的基本原理、剪滞理论和正交试验方法；
　　(3)在光纤光栅应变传递机理的基础原理上，建立光纤布拉格光栅传感器应变传递的力学模型时，将以往研究中假定粘贴光纤光栅传感器，胶体所成形状为正方形或圆形，从实际工程和胶体的特性角度上，修正为胶体与光纤光栅胶结在一起形成的形状为抛物线状，然后根据力学模型，推导出基体结构实际应变与表面式光纤布拉格光栅传感器应变的关系，并从实际出发对影响表面式光纤布拉格光栅传感器平均应变传递率的影响因素进行了理论分析；
　　(4)针对桥梁结构中应用较为广泛的钢混组合梁结构，本文以钢混组合梁结构作为光纤布拉格光栅传感器测量的基体，研究实际工程中这些影响因素如何选取，使光纤布拉格光栅传感器测得的应变与基体的实际应变更为接近，即寻求它们之间的最佳组合，使光纤光栅的平均应变传递率达到最优，使得光纤光栅传感器能够准确地测得基体的实际应变。

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第一章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2光纤布拉格光栅传感器的应用

1.3光纤光栅传感器应变传递机理研究发展及应用现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 光纤布拉格光栅传感器应变传递与试验基本理论

2.1引言

2.2 光纤布拉格光栅传感器

2.3.剪滞法原理

2.4正交试验设计原理

2.5本章小结

第三章 表面式光纤布拉格光栅传感器应变传递分析

3.1引言

3.2光纤光栅应变传感器的应力传递

3.3应变传递影响的试验因素分析

3.4本章小结

第四章 基于组合梁的光纤布拉格光栅应变传递机理的试验研究

4.1引言

4.2试验方案与试验

4.3试验步骤

4.4 实验结果分析

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

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