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光纤光栅形状传感技术在圆柱形结构监测中的应用

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光纤光栅形状传感技术在圆柱形结构监测中的应用

作者：高晓凤重庆理工大学

学位级别：硕士

随着国家科学的不断进步,技术不断创新,对基础设施的健康监测手段也更加先进。结构的监测一般都是对结构形状变化的监测,因此实现对结构形状的准确测量是极为重要的。在过去的几十年中,光纤布拉格光栅传感器(Fiber Bragg grating,FBG)... 详细信息

随着国家科学的不断进步,技术不断创新,对基础设施的健康监测手段也更加先进。结构的监测一般都是对结构形状变化的监测,因此实现对结构形状的准确测量是极为重要的。在过去的几十年中,光纤布拉格光栅传感器(Fiber Bragg grating,FBG)作为一种新型的光学传感元件,具有小尺寸、抗恶劣环境、抗电磁干扰、耐腐蚀性、高灵敏度和准确度等优点并得以飞速发展,在多个领域中已经广泛应用。最热门的研究之一就是光纤光栅形状传感。国内外的许多学者都因FBG的优点,对研究形状传感技术的应用产生极大兴趣,也取得了一定的研究成果。尽管在应用领域方面涉及很广,但是研究的大多数结构都属于非封闭型,因此本文提出的基于光纤光栅形状传感技术在圆柱形结构的应用不仅可以丰富研究结构类型,还可以为已有的应用领域提供潜在的研究对象。本文旨在研究基于光纤布拉格光栅传感技术应用于圆柱形结构中的形状监测,并具有高精度和实时性的特点。其主要的研究工作如下:(1)对FBG的发展背景做简要的概述,介绍FBG具有的优势,对国内外不同应用领域的FBG形状传感的研究情况分别作详细的介绍,提出一种新型的封闭性结构的形状监测,即圆柱形结构。另外还分析了FBG传感器的基本结构和工作原理,阐述形状监测所用的关键技术,进一步提出实验中需要进行的温度补偿技术,对常见的FBG的复用技术和FBG的解调技术进行分析。(2)提出基于FBG传感器的弯曲传感原理和形状重构算法。其中形状重构算法的研究分为两种情况,一是结构形状变化为特殊的椭圆,二是结构形状变化为任意的形状。另外,为了验证重构算法的可行性,比较不同算法的优缺点,分别对其中常用的插值算法做了仿真和分析,结果表明运用三次样条插值的坐标旋转算法的重构精度较好。(3)为验证算法准确性,分析讨论圆柱形结构受到外界载荷发生变形的影响规律,利用软件模拟仿真对圆柱形结构进行形状监测,分别施加外界单载荷和双载荷到圆柱形结构,对因此发生的形状变化进行仿真研究。还针对不同情况的结果进行分析,其中单载荷作用到结构上时,施加载荷的位置受到的应变最大;而双载荷情况下,被固定的位置受到的应变最大,除了施加载荷和被固定的位置的应变数据,其余位置的应变数据都具有对称性;曲率与应变的线性关系也符合理论分析;结构产生相同的形状变化,双载荷情况施加的载荷比单载荷情况大;形状变化为椭圆时,仿真得到的坐标与理论算法计算的坐标的平均相对误差约0.3%,为提出的任意形状重构算法和实验的测量提供了验证支撑。(4)为验证提出的形状重构算法,得到实际还原结果,将圆柱形圆桶作为实验研究对象,搭建完整的形状监测的系统实验平台,对研究对象受到两种不同载荷情况进行形状监测,得到的实验结果与仿真模拟的结果一致,也符合第三章提出的理论分析。使用形状的重构算法得到重构误差在2%以内,重构效果较好,有较高的精确度。此外还实现了可视化软件的设计和实时的形状监测,将实时重构的结构形状并将数据结果显示在计算机的显示屏上。

关键词： FBG 形状传感圆柱形结构仿真模拟实时性

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球形和圆柱形结构的声辐射模态及特性分析

船海工程 2009年第5期38卷 66-70页

作者：代路杨铁军杜敬涛靳国永率志军哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

采用不同方法推导两种典型三维结构的声辐射模态及其辐射效率。求解方法采用单元辐射器法和基函数法,并对两种方法进行比较,阐明各自的优越性和局限性,以及相应的应用场合。对球形结构和圆柱形结构进行数值计算,并对各自特点进行分析。

关键词：声辐射模态辐射效率球形结构圆柱形结构

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柯林斯公司开发复材保形液氢罐

国际航空 2024年第8期 75-75页

作者：李悦霖不详

在欧盟清洁航空研究和技术项目的支持下,柯林斯宇航爱尔兰分公司正在领导一个行业联盟,以研究一种机载保形液氢罐。为了消除二氧化碳排放,人们正积极探索液氢(LH2)作为传统燃料的替代方案。然而,一个关键挑战在于油箱的布局设计。由于... 详细信息

在欧盟清洁航空研究和技术项目的支持下,柯林斯宇航爱尔兰分公司正在领导一个行业联盟,以研究一种机载保形液氢罐。为了消除二氧化碳排放,人们正积极探索液氢(LH2)作为传统燃料的替代方案。然而,一个关键挑战在于油箱的布局设计。由于液氢油箱常采用球形或圆柱形结构,这限制了其直接置于机翼内的可能性。

关键词：行业联盟替代方案液氢二氧化碳排放布局设计圆柱形结构柯林斯保形

智能材料和智能结构(3)——智能结构的设计、控制和探测

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传感器世界 2010年第11期16卷 6-12页

作者：史永基曹慧敏刘刚田叶芳洛阳理工学洛阳471003 河南科技大学机电工程学院洛阳471003 河南科技大学艺术与设计学院洛阳471003 河南省信阳市息县文化局信阳464300

智能结构是当代最具挑战性、最活跃的新研究领域之一。智能结构技术包括材料设计、高等执行和传感技术、自适应计算机算法和能量利用最佳化。智能结构的应用范围从空间飞行器和飞机到大型民用建筑和桥梁。本文综述了智能自适应光学系统... 详细信息

智能结构是当代最具挑战性、最活跃的新研究领域之一。智能结构技术包括材料设计、高等执行和传感技术、自适应计算机算法和能量利用最佳化。智能结构的应用范围从空间飞行器和飞机到大型民用建筑和桥梁。本文综述了智能自适应光学系统波前传感器的设计、智能mm波望远镜的表面控制和振动抑制、智能建筑物层间漂移的激光叉丝监测、智能圆柱形结构应变的光纤光栅测量系统和智能结构的长周期光栅传感器。

关键词：智能结构有源表面振动抑制自适应光学波前传感器长周期光栅传感器位移传感器圆柱形结构

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底特律,那座破产城市的过去、现在和未来

艺术与设计 2018年第3期7卷 122-129页

作者：秦昭

清晨，站在加拿大温莎市的河滨嚎望河对岸。底特律清晰又近在咫尺地出现在我的眼前。晨光尚未完全覆盖这座城市。市中心的摩天大楼群的窗口仍闪烁着密密麻麻的灯光。最醒目的复兴大厦上的装饰灯光一会儿变蓝一会儿变红，勾括出它与众不... 详细信息

清晨，站在加拿大温莎市的河滨嚎望河对岸。底特律清晰又近在咫尺地出现在我的眼前。晨光尚未完全覆盖这座城市。市中心的摩天大楼群的窗口仍闪烁着密密麻麻的灯光。最醒目的复兴大厦上的装饰灯光一会儿变蓝一会儿变红，勾括出它与众不同的圆柱形结构。岸边几根不知什么年代矗立在那里的泊桩被岁月的风雨摧残得朽败残破，像给对岸那座美国著名的大都市镶上了一个怪异的画框。底特律的兴旺发达、衰败破落和挣扎着再次复兴都集中在这幅图画里，写照着美国近百年的现代工业基地走过的历史。

关键词：底特律城市破产圆柱形结构完全覆盖工业基地加拿大市中心

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作用在圆柱上碎波局部波压力的实验研究

水利水电科技进展 1985年第1期 127-133页

作者：椹木亨後野正雄白辅中

一、前言对作用于海岸、海洋建筑物上的碎波波压力,过去虽进行了不少研究,但至今尚未解决的问题仍然很多。特别是关于作用在圆柱形结构物上的碎波波压力,因为只列举合田、Kjeldsen 等的研究,所以很难说得到了十分完善的成果。合田等把... 详细信息

一、前言对作用于海岸、海洋建筑物上的碎波波压力,过去虽进行了不少研究,但至今尚未解决的问题仍然很多。特别是关于作用在圆柱形结构物上的碎波波压力,因为只列举合田、Kjeldsen 等的研究,所以很难说得到了十分完善的成果。合田等把作用于圆柱形结构物上的碎波波压力作为全波力(类似未破碎波压力),以适用于水上飞机着水问题的方法在理论上推导出碎波的冲击波压力。由于本文中作者要探明作用于圆柱形结构物上的局部波压力的特性与合田理论的关

关键词：碎波圆柱形结构结构物波压力波压

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圆柱形混凝土结构装置增殖效果明显

渔业现代化 1994年第3期 18-18页

日本小林公司向公众揭示该公司研制的一项新产品——圆柱形混凝土结构的增殖装置。据介绍这种圆柱形结构混凝土放到海底能把海里营养物吸上来,然后涌升到阳光渗透得到的水层,这个过程能促使浮游生物的生长,起到增殖鱼资源效果。

关键词：增殖效果混凝土结构圆柱形结构装置

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自动化

现代制造 2014年第50期 52-54页

厦门唯恩电气有限公司HY系列连接器唯恩（WAIN）电气有限公刮推出HY系列——HY—Z2504-S01E0-GM、HY-T2504-S01E1-GF4芯航空连接器，为电力传输系统提供可靠连接保障。能够满足大电流要求且外形结构较小，其圆柱形结构具有天然的坚固性... 详细信息

厦门唯恩电气有限公司HY系列连接器唯恩（WAIN）电气有限公刮推出HY系列——HY—Z2504-S01E0-GM、HY-T2504-S01E1-GF4芯航空连接器，为电力传输系统提供可靠连接保障。能够满足大电流要求且外形结构较小，其圆柱形结构具有天然的坚固性，比其他任何形状部具有更高的强度，气密性较矩形连接器更具有优势。

关键词：自动化矩形连接器电力传输系统圆柱形结构外形结构大电流坚固性气密性

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KORIE EDISES住宅美国加州

世界建筑导报 2010年第5期25卷 78-79页

Korie Edises女士是该房主人,现有的房屋占地3600平方英尺,她希望造第二间房屋,第二间占地1200平方英尺。该房地下层是房屋结构的基础,地面层和第二层盖在地下层上面。地下层具有冷却作用。地下层为圆柱形结构,第二层稳稳地建在柱子支... 详细信息

Korie Edises女士是该房主人,现有的房屋占地3600平方英尺,她希望造第二间房屋,第二间占地1200平方英尺。该房地下层是房屋结构的基础,地面层和第二层盖在地下层上面。地下层具有冷却作用。地下层为圆柱形结构,第二层稳稳地建在柱子支撑的地下抗震墙上。该地下室作为上一层稳定的平台,能抗震。圆形的水平庭院,

关键词：美国加州住宅房屋结构圆柱形结构冷却作用抗震墙地下室平方