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《光纤布拉格光栅传感器应变传递耦合机理分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第46卷第10期光子学报Vol.46No.102017年10月ACTAPHOTONICASINICAOctober2017doi:10.3788/gzxb20174610.1006003光纤布拉格光栅传感器应变传递耦合机理分析吴入军1,郑百林2,陈田1,常远3,付昆昆3(1上海电机学院机械学院,上海201306)(2同济大学航空航天与力学学院,上海200092)(3悉尼大学宇航、机械与机电工程学院,NSW2006,澳大利亚)摘要:建立了半平面体与光纤布拉格光栅传感器双向耦合的应变传递理论,得到表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器测量应变与半平面体应变之
2、间的关系.将理论解、有限元解和实验数据进行对比以验证该理论的正确性,并分析了应变传递率与半平面体弹性模量、半粘结长度的关系.结果表明:理论解与实验值非常接近,误差在4%以内,应变传递率随着半平面体弹性模量的增大、半粘结长度的增长而逐渐增大,对光纤布拉格光栅传感器的设计和应用具有一定的参考价值.关键词:应变传递率;表面粘贴;剪应力;数值解;光纤布拉格光栅;预应变;应力中图分类号:TH89;TN253;TH706文献标识码:A文章编号:1004-4213(2017)10-1006003-10CoupledmechanismAnalysisofstra
3、intransferofFiberBraggGratingSensors1,ZHENGBai-lin2,CHENTian1,CHANGYuan3,FUKun-kun3WURu-jun(1SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiDianjiUniversity,Shanghai201306,China)(2SchoolofAerospaceEngineeringandAppliedMechanics,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)(3SchoolofAerospace
4、,MechanicalandMechatronicEngineering,UniversityofSydney,NSW2006,Australia)Abstract:Straintransfertheoryoftwo-waycoupledbetweentheHalf-planeandtheFiberBraggGratingsensorwasestablished,therelationshipbetweenthemeasuredstrainofthesurface-bondingFiberBraggGratingsensorandthestrai
5、noftheHalf-planewasobtained.Thetheoreticalsolution,theFiniteElementsolutionandtheexperimentaldatewerecomparedtoverifythecorrectnessofthetheory,andtherelationshipbetweenthestraintransferrateandtheYoung'smodulusoftheHalf-planeandthehalfbondinglengthwasanalyzed.Theresultshowthat
6、theerrorofthetheoreticalsolutionandexperimentalvalueisverysmall,lessthan4%,thestraintransferrateincreaseswiththeincreasingboththeYoung'smodulusoftheHalf-planeandthehalfbondinglength,ithassomereferencevalueforthedesignandapplicationofFiberBraggGratingsensors.Keywords:Straintra
7、nsferrate;Surface-bonding;Shearstress;Numericalsolution;FiberBraggGrating;Pre-strain;StressOCISCodes:060.2370;060.2300;060.2280;060.3735;060.37380引言光纤传感技术具有灵敏度高、适应性强、便于空间多点分布以及抗电磁干扰等特性,被广泛应用于航空、医疗、土木工程、机械装备等领域进行安全检测.根据被测结构的不同,安装光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)传感器有埋入和表面粘贴两种方式,但是
8、在安装时,光纤与被测结构之间需要保护层、粘结层等中间结构连接在一起,造成光纤与被测结构并不直接接触;同时,由于FBG传感器的存在增强了被
