轴向应变放大式谐振温度传感器研究

试验机专用改装系统成为开展民机适航、审定试飞的重要手段之一。为进一步提升系统性能,满足高精度高可靠性要求,该文提出一种基于轴向应变放大结构的谐振式温度传感器。基于应变放大结构建立频率-温度模型,推导频率温度系数作为衡量灵敏度的物理量。为降低理论模型与仿真模型的相对误差,该文进行仿真分析与误差修正,将二者误差降低至0.5%。测试结果表明,当外界温度在273~293 K范围内变化时,器件的频率温度系数为13104×10^(−6)K^(-1),仿真结果为12935×10^(−6)K^(-1),二者相比,相对误差为1.3%。与以往谐振式温度传感器比较,相对灵敏度最大提高了83倍。该结构可用于高灵敏度谐振式温度传感器的优化设计,满足试验机改装系统的应用需求。

长周期光纤光栅单损耗峰实现轴向应变和温度双参量传感

由于长周期光纤光栅进行传感时存在温度交叉敏感的问题,因此,提出了一种长周期光纤光栅单损耗峰实现温度与轴向应变双参量同时传感的方案。实验制备长周期光纤光栅并分析光栅损耗峰随温度和轴向应变变化的特性:温度导致光栅中心波长漂移,温度灵敏度为90 pm/℃,但是对强度几乎没有影响;轴向应变主要影响光栅的强度,轴向应变灵敏度为12 dB/mε,对中心波长影响较小。实验结果表明,利用长周期光纤光栅单损耗峰从波长漂移和强度变化两个维度进行分析,可以实现温度、轴向应变的双参量同时传感。该方案结构简单,迟滞、重复特性好,具有一定的实际应用价值。

滑坡碎屑流作用下埋地管道轴向应变特性

为了保证滑坡碎屑流灾害作用下管道的稳定运作,根据热-弹塑性理论,创建了滑坡碎屑纵向作用条件下埋地管道的应变分析模型,对不同滑坡碎屑流长度、宽度和厚度条件下埋地管道轴向应变分布特征进行研究.结果表明,滑坡碎屑流尺寸对管道轴向拉压应变的影响程度,从大到小依次为滑坡厚度、长度、宽度.通过分析径厚比、管壁减薄和管道埋深等结构参数对轴向拉伸应变的影响规律,发现管道轴向最大拉压应变随着坡度、埋土深度增加而明显减小;管道的壁厚减薄与管道轴向拉压应变呈正相关,管道埋深与之呈负相关;从管道结构参数对管道最大轴向拉压应变影响的影响程度来看,依次为管道埋深、管壁减薄、径厚比.适当增加滑坡碎屑流作用条件下的管道埋深可以减小滑坡碎屑流灾害作用风险.

饱和砂砾料振动孔压与轴向应变发展模式研究

利用自行研制、开发的高精度中型动三轴仪,对文选定的砂砾料液化过程中的孔隙水压力增长和轴向应变发展模式进行了研究。同时,对剔除粒径大于5 mm后的模拟料,采用相似级配法,运用DS-2T型动三轴仪进行了一组平行试验。着重比较了砂砾料和模拟料在振动荷载作用下孔压、应变发展模式的区别。结果表明:在均压固结条件下,砂砾料在循环应力作用下,其孔压的发展模式与模拟料不同,可以用修正的反正弦进行拟合,而模拟料振动孔压的发展模式可用反正弦拟合;二者振动孔压均达不到初始有效固结围压,约为初始围压的90%左右。模拟料与砂砾料在振动荷载作用下,应变发展模式不同。前者在初始液化前应变幅值较小且无明显增长,临近初始液化时应变大幅度增加导致试样突然破坏;后者在循环荷载作用过程中应变幅值一直稳定增加。

FRP约束损伤混凝土环向应变-轴向应变关系

为分析混凝土损伤对FRP约束混凝土的影响,通过收集已有文献的264个试验数据,建立一个包含混凝土试件截面形状、损伤种类和损伤程度,以及FRP约束刚度的大型数据库.基于数据库对现有环向应变-轴向应变关系模型进行评估,并在Jiang等模型的基础上,建立FRP约束损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型,采用数据库对新提出模型的准确性进行验证.计算结果表明:Jiang等模型可以准确描述FRP约束未损伤混凝土圆柱的环向应变-轴向应变关系,但是现有的FRP约束未损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型不适用于FRP约束损伤混凝土柱;并且随着混凝土损伤程度的增加,现有模型的计算值与试验值的偏差也在增加.新提出的模型能够准确描述FRP约束损伤混凝土的环向应变-轴向应变关系,模型可推广应用于FRP约束高温损伤混凝土柱.新模型既可以同时适用于FRP约束预损伤圆形、正方形、长方形截面混凝土柱,也可以计算FRP约束预加载混凝土圆柱与方柱.

高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度研究

理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式,讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系,讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。结果表明:在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系,线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数,与接入的高双折射光纤长度、作为敏感元件的传感长度无关。

桩(墙)单位侧摩阻力与轴向应变关系的解析解及其应用

根据弹性力学原理,提出了模型筒桩(闭合墙)的简化力学模型。采用半逆解法先求出桩左右侧受均布摩阻力、桩顶受均布荷载两种情况下的应力分量,根据叠加原理得出桩两侧均受相同摩阻力、桩顶受均布荷载情况下的应力分量。据此推导了普通桩基的轴力和侧摩阻力计算式,分析结果表明,该计算式与传统计算方法是一致的。当桩壁两侧受不同大小的侧摩阻力、桩顶受均布荷载时,仍采用叠加原理求得各应力分量,进而求得桩表面处的轴向应变与单位侧摩阻力关系的解析解。通过矩形闭合墙基础模型试验实例,对该解析解的应用方法加以说明。该解析解的求出,为竖向载荷试验中模型筒桩(闭合墙)所量测的内外侧应变进行数据处理提供了理论依据,进而为基础-土相互作用研究提供了真实、准确的试验结果。

光纤光栅温度与轴向应变响应机制分析

本文对温度和轴向应变对长周期光纤光栅和 Bragg光纤光栅耦合波长的影响机制作出分析 ,通过有代表性的举例计算数值给出了各因素对耦合波长的影响 ,指出轴向应变对耦合波长的影响除了来自光弹性效应带来的光纤折射率的改变外 ,光纤半径的变化 ,特别是光栅周期的改变也起重要作用 .对比分析找到了长周期光纤光栅与 Bragg光纤光栅温度 。

基于监测波峰绝对积分的双折射光子晶体光纤环镜轴向应变传感器研究

理论推导了双折射光纤环镜波长变化与轴向应变的公式,研究表明:双折射光子晶体光纤环镜轴向应变灵敏度比传统双折射光纤环镜大为减小。通过监测双折射光子晶体光纤环镜波长的变化,来实现轴向应变的测量就变得较为困难;且输出干涉光谱局部呈凹凸不平,波长监测容易导致数据测量误差。实验监测双折射光子晶体光纤环镜应变光谱,对应变光谱分析发现:随着应变增加,监测波峰下的绝对积分呈现减小的趋势。进一步精确计算分析发现:监测波峰下的绝对积分与应变成线性关系。基于此,提出了通过监测波峰下的绝对积分的变化,来实现轴向应变的测量。波峰下的绝对积分是表征各波长光强的综合性能指标,通过监测波峰下的绝对积分的变化,来实现轴向应变的测量,不仅可以克服双折射光子晶体光纤环镜监测波长变化的困难,而且还可以克服波长监测局部寻优导致的测量误差。

以峰值轴向应变评价麦秸秆和石灰加筋固化盐渍土的抗变形性能

为了解决滨海盐渍土的低强度和大变形问题,利用麦秸秆和石灰对盐渍土加筋及固化。完成了直径152mm重型击实试样、直径102mm轻型击实试样的无侧限抗压试验以及直径61.8mm试样的三轴压缩试验,分析了加筋土峰值轴向应变的变化规律,并在此基础上评价了加筋土的抗变形能力。结果显示随着含水率增加,加筋土的抗变形能力减弱;随着加筋长度和质量加筋率增加,加筋土的抗变形能力逐渐增强,超过一定的加筋长度和质量加筋率,加筋土的抗变形能力又开始减弱。加筋土的最优抗变形性能与麦秸秆的加筋条件有关。重型击实试样的适宜加筋长度为50mm,适宜质量加筋率为0.25%。轻型击实试样分别为30mm和0.25%。上部均匀加筋、整体均匀加筋和下部均匀加筋的直径为61.8mm的加筋石灰土试样则分别为20mm和0.25%。麦秸秆和石灰共同加筋固化可以使滨海盐渍土的强度和抗变形能力增强。

泊松比与体积应变和轴向应变的关系

通过对等直杆微元体的变形进行分析,得到了泊松比与体积应变和轴向应变之间的函数关系式。依据该关系式分析得出结论:对于变形过程中体积变化较小的材料,泊松比接近上限0.5;对于变形过程中体积变化较大的材料,泊松比接近下限0;弹塑性泊松比介于弹性泊松比和塑性泊松比之间。

光纤光栅传感器温度与轴向应变灵敏度的研究

文章对 Bragg光纤光栅 ( FBG)与长周期光纤光栅 ( LPFG)的温度、应变传感灵敏度进行了详细的理论推导和分析 ,得出了一些重要推论 ,对光纤光栅在传感器领域中的应用具有一定的引导作用 .

基于超声剪切波的生物组织仿体轴向应变高精度估计方法研究

软组织的力学特性与它的生理、病理状况密切相关．超声弹性成像作为一种生物软组织力学特性的无损检测方法，可为医学临床诊断与治疗提供重要的依据．利用聚焦超声的辐射力在生物软组织局部区域内产生剪切波进行弹性成像，可降低组织弹性重构的复杂程度．本文提出一种基于主元分析（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ， ＰＣＡ）神经网络的高精度并行时延估计方法用于软组织轴向位移估计，并由此得到组织轴向应变分布与弹性模量．仿真实验结果表明：该方法具有较高的空间分辨率，抗干扰能力强，可望应用在生物深部软组织轴向位移与应变的无接触测量等领域．

基于长周期光纤光栅的动态轴向应变传感器

基于高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅(LPFG)独特的弯曲特性,提出了一种新的动态轴向应变传感器设计方法。该方法利用新型LPFG向特定方向弯曲时,谐振峰幅值与波长随光栅弯曲率的改变而灵敏地发生线性改变的特性,将动态轴向应变转化为LPFG弯曲曲率的动态改变进行测量。理论和实验表明:系统最后探测到的交流电压随轴向应变的增加而增大,应变灵敏度可达57.56mV/10-6。在施加频率为300 Hz、其值为0.69×10-6的动态轴向应变时,分辨力可达1.6×10-9/H z,信噪比可达61 dB。该方法可用于制作操作简单、分辨力高,成本低廉的动态轴向应变传感器。

轴向应变导致柔性电路的裂化研究

本文研究了在柔性塑料衬底上的均匀的无定形Si和SiNx 薄膜的裂化规律。结果表明 ,在单轴向拉力应变下 ,虽然衬底仍保持完整 ,但是半导体薄膜破裂为直的并行的阵列。当应变大于一个临界值后 ,裂纹的密度成线性增长。

电流变体单链的轴向应变对导电性质的影响

研究了由平均直径约为２１０μｍ的玻璃球在硅油中加直流电场后形成的单链的导电行为，主要研究了链的轴向应变对其导电性质的影响．发现流过静态（无应变）单链的电流随外加电场强度的增加而增加，而与组成链的玻璃球数无关．在恒定的电场下，流过受拉链的电流随轴向应变的增加而减小；小应变时流过链的电流主要是传导电流，大应变时主要是电荷交换．小应变时实测单链的平均电流密度随电场强度的变化与理论预报吻合良好．

考虑轴向应变不均匀性的RC柱轴压性能研究

为评价变形不均匀性对钢筋混凝土(RC)柱轴向变形性能的影响,采用MATLAB编制计算程序,对RC柱在单调轴压工况下的荷载变形关系进行计算分析.通过与已有试验结果和有限元方法的对比,验证程序的合理性,并在此基础上进行参数分析.研究表明:是否考虑轴向变形不均匀,对RC柱峰值荷载所对应轴向变形的影响不明显,但是对RC柱极限荷载所对应变形的影响显著,最大差异可超过50%.

猪腰椎间盘不同区域轴向应变分布的实验研究

应用数字图像相关(DIC)技术对猪腰椎间盘进行轴向压缩实验,研究正常椎间盘和去除髓核椎间盘不同区域轴向应变的分布及随载荷变化规律.结果表明随着应力的逐渐增加,椎间盘不同区域的轴向应变均随之增加,且变化具有不均匀性.纤维环(AF)在髓核(NP)区的轴向应变增量最大,背侧区次之,腹侧区最小;内侧的轴向应变增量均大于外侧.髓核摘除后,椎间盘腹侧区、NP区和背侧区的应变增加量均大于正常椎间盘,且纤维环内、外侧的应变增加量均大于正常椎间盘.

承受高压及轴向应变的高性能输气管线用钢管的开发和性能分析(上)

近50年来,天然气的消耗量大大增加,并且会继续增加以降低主要能源的CO2排放量。随着天然气供应量的增加,为保证其输送的经济性和安全性,开发了高强度大直径焊管,并已成功应用在全球多个地区(如北极地区、地震带和深海海域)。天然气需求的增加对长距离输送管线用钢管提出了新的要求,为此,研究了更为恶劣环境下承受高压和轴向应变的高性能钢管;分析了所开发的高压输气管线用高品质钢管的性能;探讨了承受轴向应变钢管的进一步开发。

结合光电振荡器的高精度光纤轴向应变传感研究

该文提出了利用普通单模光纤作为传感头的结合光电振荡器(OEO)的高精度光纤轴向应变传感系统。通过放大自发辐射宽谱光源(ASE)、双输出马赫曾德尔电光强度调制器(DOMZM)和两段长度不一致的光纤构成的马赫曾德尔(MZ)干涉仪,形成单通带微波光子滤波器,实现OEO腔内的选模。对M-Z干涉仪任意一臂的光纤施加轴向应变,改变干涉仪两臂的长度差,从而改变OEO的输出微波信号频率,达到轴向应变传感的目的。实验结果表明,当轴向应变施加于较长的光纤上时,该传感系统灵敏度为4.67121×10^(-4)GHz/με,线性度为0.99895;当轴向应变施加于较短的光纤上时,该传感系统灵敏度为-4.48388×10^(-4)GHz/με,线性度为0.99841。