柔性蒙皮结构应变监测技术研究.pdf

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1、上海交通大学博士后研究人员出站报告柔性蒙皮结构应变监测技术研究术博士后：王全保工号：18953合作导师：付功义教授流动站：土木工程流动站所在单位：船舶建筑与海洋工程学院‘国家自然科学基金资助项目(No．51205253)上海交通大学博士后研究人员出站报告PostdoctoralResearchReportofShanghaiJiaoTongUniversityRESEARCHoNTHESTRAINMoNIToRINGTECHNOLOGIESOFFLEXIBLEENVELOPESTRUCTURES★PostDoc

2、tor：ID：QuanbaoWang18953Supervisor：Prof．FuGongyiPostdoctoralStation：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitecture，Ocean&CivilEngineering+ProjectsupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51205253)上海交通大学博士后研究人员出站报告柔性蒙皮结构应变监测技术研究摘要蒙皮应变监测是临

3、近空间巨型柔性浮空器结构健康监测的重要组成部分，对临近空间浮空平台的安全运行起到预警作用，而国内外尚无成熟的在线监测方法。基于此，本文开展了基于无线传感网络的电测法和基于光纤布拉格光栅的光测法的研究，建立了基于无线传感网络的电测法应变监测系统，并对基于光纤布拉格光栅传感器的光测法中关键的应变传递问题进行了研究。本文首先采用应变片作为测量传感器，构建了基于无线传感器网络的蒙皮应变测量系统方案。随后给出了测量系统方案的系统组成，以及节点体系的硬件设计和软件设计。最后，开展了电测法监测系统的演示试验，试验结果证明了基

4、于无线传感网络的电测法监测系统方案的有效性。本文建立了半粘贴式光纤布拉格光栅四层基本结构，推导出其应变传递方程，给出了反应基体结构应变与光纤光栅中心反射波长对应关系的理论方程，并分析了传感器各层物理参数对平均应变传递率的影响。在此基础上，将基体弹性模量引入应变传递方程的推导过程中，得到了考虑基体弹性模量的四层结构以及加入衬底层的六层结构的应变传递方程，并进行了相应的参数分析。关键词：蒙皮应变监测，无线传感网络，光纤布拉格光栅传感器，半粘贴式，应变传递上海交通大学博士后研究人员出站报告RESEARCHONTHES

5、TRAINMONITORINGTECHNOLOGIESOFFLEXIBLEENVELOPESTRUCTURESABSTRACTEnvelopestrainmonitoringisanimportantpartofnear-spacehugeflexibleaerostatstructuralhealthmonitoring，whichplaysaroleinearlywarningtothesafeoperationofnear-spaceaerostatplatform．However,therearenom

6、atureonlinemonitoringmethodologiesathomeandabroad．ThispaperisfocusedonthestudyofelectricalmeasuringmethodbasedontheWirelessSensorNetwork(WSN)andtheopticalmeasuringmethodbasedontheFiberBraggGrating(FBG)．ThestrainmeasuringsystembasedonWSNisproposedandthestrain

7、transfermechanismofFBGsensorsisinvestigated．ThispaperestablishedtheenvelopestrainmeasuringsystembasedonWSNusingstraingaugeassensorfirstly．ThenmeasuringsystemconstitutionisprovidedandhardwareandsoftwareoftheWSNnodesaredesigned．Thedemonstrationexperimentforthe

8、measuringsystemisdoneandtheresultsshowthatthemeasuringsystemiseffective．A4-layerhalf-surface—bondedFBGmodelisproposedinthispaper,andastraintransferequationisdeducedfromthemodel．Thentherelationsh