管路系统被广泛用于航空航天、能源、化工等领域,而振动引起的管路受损甚至管路破裂问题严重影响着管路系统的安全运行。目前,在管路的振动检测,尤其是应变测量中,使用的传感器存在着分布式检测困难、附加质量影响、结构尺寸大,安装困难、电磁干扰、排线复杂等问题。而光纤光栅作为一种新型传感器,能够克服上述传感器中存在的问题,适用于管路的应变测量。本论文以管路(主要是质量轻、管径尺寸小的管路)为研究对象,将光纤光栅应用于管路的振动应变测量与模态分析中。首先,以管路振动理论和应变模态分析理论为基础,开展光纤光栅在管路应变测量与模态分析的实验研究。然后,通过对比实验验证光纤光栅测量的准确性和优越性。最后,将光纤光栅应用于发动机管路的应变测量与模态分析中。论文的主要研究工作有:1.使用传递矩阵法,同时结合管路边界条件,建立了求解管路固有频率的频率方程。使用该方法求解充液直管和L型管路的频域解,并与ANSYS仿真结果做比较,验证了该方法的准确性。2.改进了以传递率为基础的运行模态识别法,即使用响应的有理分式替代原方法中构造多项式,识别系统极点,解决了构造多项式极点数目大于系统极点数目的问题。同时使用MATLAB软件编写了模态参数识别算法。3.开展光纤光栅在管路应变测量与模态分析的实验研究,并且采用了实验模态分析法和运行模态分析法识别出不锈钢管的应变模态参数,分析结果表明测量结果与理论值相吻合,将光纤光栅用于管路的应变测量与模态分析是可行的。4.使用光纤光栅测量了发动机管路的应变,并进行了模态分析,其测量结果(包括固有频率和应变模态振型)与理论值相吻合。同时,通过光纤光栅与加速度计的对比实验,结果表明光纤光栅的测量结果是准确有效的,而且由于加速度计的附加质量降低了管路的固有频率,而光纤光栅的质量可忽略不计,因此测量结果更好的反映管路的固有特性。最后,在发动机不工作的状态下,将光纤光栅应用于发动机燃油管路的应变测量与模态分析中,获得了管路的应变模态参数。