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空间太阳能电池应变传递规律研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：高红鑫赵寿根朱佳林余亦豪刘欣杨乐天北京航空航天大学航空科学与工程学院强度与结构完整性全国重点实验室中电科蓝天科技股份有限公司

空间太阳能电池是航天能源系统的关键主件，其所受应变主要由太阳能基板通过粘接层传递，准确表征基板到电池的应变传递规律，可为空间太阳能电池的抗力学性能研究提供技术支撑。基于此，根据剪滞理论建立了空间太阳能电池的应变传递理... 详细信息

空间太阳能电池是航天能源系统的关键主件，其所受应变主要由太阳能基板通过粘接层传递，准确表征基板到电池的应变传递规律，可为空间太阳能电池的抗力学性能研究提供技术支撑。基于此，根据剪滞理论建立了空间太阳能电池的应变传递理论计算模型，从理论上分析了空间太阳能电池的应变传递机理，推导了均匀应变场和典型非均匀应场下的结果，并利用ANSYS有限元模型和实物实验进行了验证，结果表明了理论模型的正确性。同时，还具体分析了空间太阳能电池几何参数和物理参数对应变传递率的影响，为空间太阳能电池的设计提供了理论依据。

关键词：空间太阳能电池应变传递粘接层 ANSYS 剪滞理论

GMM-FBG电流传感器应变传递模型与胶结层优化研究

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传感技术学报 2024年第6期37卷 967-973页

作者：雷煜卿彭国政杨庆廖伟中国电力科学研究院有限公司北京100192 重庆大学输配电装备与新技术国家重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆400044

为了提升GMM-FBG电流传感器的应变传感耦合特性,通过优化GMM和FBG的胶结层几何参数,有效提升传感器输出幅值。首先建立GMM-FBG电流传感器光纤层-涂覆层-胶结层-基体四层结构的应变传递模型,得到了光纤层与基体层之间平均应变传递率与胶... 详细信息

为了提升GMM-FBG电流传感器的应变传感耦合特性,通过优化GMM和FBG的胶结层几何参数,有效提升传感器输出幅值。首先建立GMM-FBG电流传感器光纤层-涂覆层-胶结层-基体四层结构的应变传递模型,得到了光纤层与基体层之间平均应变传递率与胶结层基本参数之间的关系。并且通过有限元仿真验证了应变传递模型的准确性。以优化提升传感器的平均应变传递率为目的,对胶结层的长度、宽度、上下半部厚度、弹性模量和泊松比等参数进行了优化。结果显示优化后传感器的应变传递率得到有效提高,可使电流传感器的输出幅值增大。

关键词：电流传感器超磁致伸缩光纤光栅应变传递

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光纤传感测量软体排变形应变传递效率研究

中国农村水利水电 2024年

作者：魏祥龙徐伟左利钦杨涵苑王茂枚袁赛瑜高杰河海大学水灾害防御全国重点实验室南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室长江航道局江苏省水利科学研究院

软体排与传感光纤之间的应变传递效率是应用光纤传感技术监测软体排变形的关键。本文旨在探讨软体排变形时，排体与传感光纤之间的应变传递效率及其对测量准确性的影响。通过理论分析与试验研究表明，在线性拉伸条件下，应变能够高效地... 详细信息

软体排与传感光纤之间的应变传递效率是应用光纤传感技术监测软体排变形的关键。本文旨在探讨软体排变形时，排体与传感光纤之间的应变传递效率及其对测量准确性的影响。通过理论分析与试验研究表明，在线性拉伸条件下，应变能够高效地从排体传递至光纤，低传递效率线以下的区域主要位于传感光纤的边缘；而在弯曲变形条件下，变形测量误差与相对定点间距R呈线性相关，R=1.2时测量平均误差在-4%以内，而R=2.4～4.8时测量误差范围在-15%～-30%之间。本文研究成果可为河工模型试验测量技术以及光纤传感监测排体变形的现场应用提供参考。

关键词：软体排应变传递变形测量光纤传感

基于夹持粘贴式的光纤光栅传感器力热耦合测试

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光子学报 2024年第3期53卷 27-37页

作者：李鑫黄薏静于纪成徐赵洁马冠军北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

针对力热耦合环境中对结构件应变测试的准确获取问题,提出一种基于夹持粘贴式与温度补偿解耦的裸光纤光栅传感器应变测试方法。首先,通过有限元分析对比夹持粘贴式、表面粘贴式两种与基材集成方式的应变传递率,两者应变传递率分别为99.... 详细信息

针对力热耦合环境中对结构件应变测试的准确获取问题,提出一种基于夹持粘贴式与温度补偿解耦的裸光纤光栅传感器应变测试方法。首先,通过有限元分析对比夹持粘贴式、表面粘贴式两种与基材集成方式的应变传递率,两者应变传递率分别为99.47%与95.8%;然后,以光纤胶粘应变传递理论及有限元仿真分析不同标距比对夹持粘贴式光纤光栅传感器应变传递率的影响,发现随着标距比增加,应变传递率逐渐衰减。基于粘贴形式与标距比分析结果,选取标距比为1的夹持式裸光纤光栅与基材粘贴集成为试验件,同时集联一条裸光纤光栅温度传感器,在完成对光纤光栅温度/应变标定测试后,进行100~250℃、3 000με范围内的试验件梯度高温拉伸测试。实验结果表明,利用温度补偿法解耦出光纤光栅传感器测量的应变结果与标准高温应变片结果的平均相对误差最大值为2.26%。该研究结果对高温下光纤光栅传感器应变测量与集成的工程应用具有一定参考意义。

关键词：光纤光栅传感器应变传递夹持粘贴式有限元分析高温应变测试温度补偿解耦

砂土压缩变形传感光缆耦合试验分析与预测模型研究

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岩土力学 2024年第5期45卷 1570-1582页

作者：许时昂张平松程刚吴海波张涛安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230051 华北科技学院计算机学院北京101601 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

灾害监测、预测是地质与岩土工程领域一项极为重要的任务。分布式光纤传感技术凭借其连续、实时、抗干扰、稳定性好等优点在长距离、长周期、高隐蔽性、强突发性的灾害监测中发挥了显著的作用。然而,针对不同工程问题,评价与解决传感光... 详细信息

灾害监测、预测是地质与岩土工程领域一项极为重要的任务。分布式光纤传感技术凭借其连续、实时、抗干扰、稳定性好等优点在长距离、长周期、高隐蔽性、强突发性的灾害监测中发挥了显著的作用。然而,针对不同工程问题,评价与解决传感光缆与被测岩土体协调变形问题,是精细化分析岩土体变形分布与研究演化规律的关键所在。利用自主研制的三维主动变形可控围压光缆-砂土耦合试验装置,探究了0~4.0MPa围压条件下金属基索传感光缆与粗砂介质压缩变形的协调性问题。试验结果表明:低围压条件下金属基索传感光缆与砂土压缩变形协调性较差,变形表现为非线性变化特征;随着围压增大,传感光缆与砂土耦合效果提高,变形呈现线性变化特征,当围压达到1.6MPa后,两者协调变形一致性明显提高,其形变由非线性向线性转变。基于上述变形特性,提出了一种围压曲面投影数值模型,采用非扭结边界条件的样条插值算法对非试验数据实际位移进行预测,结果表明该模型具有较好的可靠性。试验研究认为金属基索光缆用于高围压条件下砂土变形测试具有更高的准确性,研究内容可以为分布式光纤传感测试技术用于深部地层变形监测提供科学的参考依据。

关键词：分布式光纤岩土变形应变传递协调变形数值模型

考虑界面应变传递机制的内埋FBGs环氧树脂固化过程模拟

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复合材料学报 2023年第3期40卷 1807-1817页

作者：雷伟华胡海晓曹东风肖磊田一洲李书欣王静南武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室武汉430070 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 佛山528000 武汉理工大学材料复合材料新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学先进材料制作装备与技术研究院武汉430070 武汉海威船舶与海洋工程科技有限公司武汉430070

采用实验与数值分析相结合的手段对光纤布拉格光栅传感器(Fiber Bragg grating sensor,FBGs)与基体间应变传递机制这一固化监测的基础问题进行了探索。首先,对树脂的固化动力学、热膨胀、化学收缩和玻璃化转变等物化变化进行了表征,然后... 详细信息

采用实验与数值分析相结合的手段对光纤布拉格光栅传感器(Fiber Bragg grating sensor,FBGs)与基体间应变传递机制这一固化监测的基础问题进行了探索。首先,对树脂的固化动力学、热膨胀、化学收缩和玻璃化转变等物化变化进行了表征,然后,借助热电偶和FBGs开展了环氧树脂固化过程的温度和应变监测实验,最后,基于固化过程热-化-力多场耦合数值分析方法开展了固化过程模拟。通过对比纯树脂模型、界面采用绑定约束的含FBGs模型和界面采用内聚力行为的含FBSs模型分析结果,对界面传递机制进行了探讨。结果表明:固化前期界面处存在的剪滞效应和界面滑移行为导致FBGs监测应变相较树脂本体应变明显偏小,其中剪滞效应占主导作用。采用内聚力行为可以较好地描述固化过程界面应变传递机制,数值预测结果与实验值误差较小。

关键词：固化监测界面应变传递光纤布拉格光栅传感器(FBGs) 数值分析

基于应变传递的形状记忆合金复合材料损伤监测模型

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复合材料学报 2023年第11期40卷 6462-6470页

作者：张亚楠胡旭东刘兵飞中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

复合材料由于其优异的性能已被广泛地应用于建筑、医学、航空航天等各个领域中,然而其损伤监测一直是国内外专家和学者关注的难点问题之一。本文将形状记忆合金(SMA)埋入到复合材料中,考虑了界面层的应变传递作用,利用SMA的电阻传感特... 详细信息

复合材料由于其优异的性能已被广泛地应用于建筑、医学、航空航天等各个领域中,然而其损伤监测一直是国内外专家和学者关注的难点问题之一。本文将形状记忆合金(SMA)埋入到复合材料中,考虑了界面层的应变传递作用,利用SMA的电阻传感特性建立了基于应变传递的SMA复合材料塑性损伤监测模型,实现复合材料塑性损伤应变的实时监测。基于该监测模型讨论了不同材料参数条件对SMA和复合材料间平均应变传递率的影响,并讨论了SMA在不同初始状态和温度条件下损伤监测行为。研究结果表明:减小界面层厚度、增加界面层剪切模量及增加SMA的埋入长度均增加界面平均应变传递率,SMA电阻变化和复合材料塑性损伤应变呈分段线性关系。本文可为SMA复合材料损伤监测的进一步优化设计和应用提供理论基础。

关键词：形状记忆合金损伤监测应变传递界面复合材料

5083Al/SUS316爆炸复合板中间层优化设计及其对组织性能的影响

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材料科学与工艺 2024年

作者：张莉莉王文韩鹏强凤鸣乔柯李莹朱磊西安建筑科技大学冶金工程学院西安天力金属复合材料股份有限公司

为提高以1060Al为中间层的5083Al/1060Al/SUS316爆炸复合板界面结合强度，本文基于固溶度计算，提出了中间层设计准则，选用1060Al+TA1+N6作为中间层制备了5083Al/1060Al/TA1/N6/SUS316爆炸复合板，采用扫描电镜、X射线衍射、万能材料... 详细信息

为提高以1060Al为中间层的5083Al/1060Al/SUS316爆炸复合板界面结合强度，本文基于固溶度计算，提出了中间层设计准则，选用1060Al+TA1+N6作为中间层制备了5083Al/1060Al/TA1/N6/SUS316爆炸复合板，采用扫描电镜、X射线衍射、万能材料试验机等方法对复合板界面微观组织和拉脱性能进行测试，研究了不同结合界面金属间化合物对复合板力学性能的影响。结果表明：与1060Al中间层相比，1060Al+TA1+N6中间层阻隔了1060Al和SUS316反应，抑制了脆性Al3Fe相生成。同时，中间层1060Al/TA1界面生成了韧性AlTi和AlTi3相，TA1/N6界面生成了韧性TiNi和TiNi3相。5083Al/1060Al/TA1/N6/SUS316爆炸复合板界面拉脱强度为147 MPa，相比5083Al/1060Al/SUS316爆炸复合板界面拉脱强度提高了40%。中间层1060Al/TA1和TA1/N6界面生成的韧性相有助于相邻层界面应变传递，从而提高了拉伸变形过程中应变的均匀分布，进而改变了断裂界面。

关键词：爆炸焊接中间层应变传递金属间化合物拉脱强度

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模型相似材料内部应变光纤量测应变传递

岩土力学 2018年第2期39卷 759-764,774页

作者：孙阳阳王源张清华段建立张文渊章征林由泽伟解放军理工大学国防工程学院江苏南京210007 解放军理工大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

应用光纤传感技术测量模型相似材料内部应变,必须解决光纤与相似材料耦合的问题。传统的研究中普遍存在应变传递理论分析结果无法通过试验检验的问题。设计实现了一种基于光纤-胶体-相似材料3层应变传递结构的光纤Bragg光栅(FBG)相似材... 详细信息

应用光纤传感技术测量模型相似材料内部应变,必须解决光纤与相似材料耦合的问题。传统的研究中普遍存在应变传递理论分析结果无法通过试验检验的问题。设计实现了一种基于光纤-胶体-相似材料3层应变传递结构的光纤Bragg光栅(FBG)相似材料一维传感器。通过对该传感器应变传递特性和标定方法的研究探索解决光纤与相似材料耦合性的问题。该传感器采用无涂覆层的光纤Bragg光栅作为传感元件,将光纤埋入相似材料应变试件内部直接测量轴向中心应变。通过应变传递理论分析、数值模拟以及全新设计的标定试验研究3种方法研究了该相似材料光栅传感器的应变传递特性。平均应变传递率结果显示3种方法所得到的数值非常接近,表明该传感器的光纤、胶体、相似材料具有良好的耦合性以及应变测量的准确性。该方法为解决模型相似材料内部三维应变测量提供了可行方案。

关键词：相似材料内部应变应变传递光纤