基于光纖光柵傳感的飛艇蒙皮平面應變監(jiān)測方法研究.pdf

1、平流層飛艇是一種依靠靜浮力和自身動力實現(xiàn)駐空和機動飛行的典型浮空器。它既可以對地實行高分辨率觀測,又可以作為通訊中繼平臺,因此具有重要的軍用和民用價值。
　　平流層飛艇長期工作在晝夜溫差大、宇宙射線強烈的平流層,其蒙皮在內(nèi)外壓差載荷作用下很容易發(fā)生損傷,因此對于飛艇蒙皮平面應變實施健康監(jiān)測具有重要意義。
　　本文的研究分為三個方面,首先對飛艇蒙皮的應力應變進行分析,推導出了飛艇蒙皮的Von Mises應力分布表達式,并采用有

2、限元仿真和試驗的方法共同驗證了該理論分析的正確性。然后根據(jù)導出的飛艇蒙皮應力分布情況,提出了基于FBG(fiber Bragg grating)傳感器的蒙皮平面應變監(jiān)測的方法。建立了兩根垂直方向的FBG傳感器準確測量蒙皮平面應變場的平面應變數(shù)學模型,并設計了測量平面應變的雙波長FBG傳感器。最后,對雙FBG傳感器平面應變數(shù)學模型中的未知參數(shù):軸向應變傳遞率KL和徑向應變傳遞率KR進行了研究。推導出了基片式FBG傳感器軸向應變傳遞率KL的

3、數(shù)學方程,隨后對該方程中的影響參數(shù)進行分析,并與有限元分析結(jié)果進行對比。同時,采用數(shù)值方法對徑向應變傳遞率KR進行了研究。
　　研究結(jié)果表明,Von Mises應力可以表達飛艇蒙皮各點的綜合受力情況。采用雙FBG傳感器對飛艇蒙皮平面應變監(jiān)測可以消除FBG傳感器的橫向效應,實現(xiàn)平面應變的測量?；紽BG傳感器在長度L為30mm,粘貼層寬度為2mm、厚度為0.02mm,基片厚度為0.2mm,模量為300MPa時,軸向應變傳遞率KL的