【摘 要】
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航空结构健康监测可以在结构损伤的初期发现并识别损伤,对保障结构安全,指导飞机维护,延长飞机寿命等方面存在重要意义。近年来光纤布拉格光栅以其尺寸小、重量轻、抗电磁干扰、易于组网等优势在航空结构健康监测应用中具有良好前景。本文围绕基于光纤光栅的航空结构健康监测方法和系统开展研究,具有重要的理论研究意义和应用价值。论文主要研究内容及创新点如下:1、研究了光纤布拉格光栅的传感机理,计算了其反射谱在典型非均
【基金项目】
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国家自然科学基金创新群体（51921003）； 国家自然科学基金重点项目（51635008）； 国家自然科学基金重点项目（51635007）； 江苏省重点研发计划（BE2018123）； 江苏高校优势学科建设工程资助项目；
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航空结构健康监测可以在结构损伤的初期发现并识别损伤,对保障结构安全,指导飞机维护,延长飞机寿命等方面存在重要意义。近年来光纤布拉格光栅以其尺寸小、重量轻、抗电磁干扰、易于组网等优势在航空结构健康监测应用中具有良好前景。本文围绕基于光纤光栅的航空结构健康监测方法和系统开展研究,具有重要的理论研究意义和应用价值。论文主要研究内容及创新点如下:1、研究了光纤布拉格光栅的传感机理,计算了其反射谱在典型非均匀应变场中的变形情况,研究提取了同反射谱变形相关的特征参数,建立了反射谱变形同非均匀应变场变化之间的关系。2、设计并实现了基于体相位光栅的小型化航空光纤光栅解调系统。系统通过波分复用与时分复用结合的方式实现了四路光纤光栅的解调。研究并设计了解调系统整体方案及软硬件,并对相应的指标进行了测试。3、提出了基于结构状态向量的损伤判别方法,研究了基于光纤布拉格光栅传感器阵列的航空复合材料复杂结构健康监测方法。在开孔碳纤维复合材料加筋板上布置传感器阵列,测量了结构在加载状态下的多方向应变并构建了状态向量进行损伤识别,实现了对结构的损伤监测。4、提出了基于光纤布拉格光栅反射强度谱多特征的裂纹扩展定量监测方法。从裂纹尖端引起的局部应力集中现象出发,通过理论和有限元方法研究了裂纹扩展长度同光纤光栅反射谱变形的关系,实现了裂纹的扩展监测。研究对比了切趾布拉格光栅和均匀布拉格光栅的反射谱特性,在孔边裂纹结构中进行了裂纹扩展监测实验验证,对比切趾布拉格光栅,均匀布拉格光栅有着更高的灵敏度。
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