基于光纤光栅应变监测的风机叶片损伤识别及预警

风力发电机在运行过程中叶片容易损伤,存在安全隐患。为了对风机叶片的损伤状态进行识别和预警,通过光纤光栅传感器采集得到的应变数据,建立基于应变的叶片材料损伤模型;在有限元分析软件ABAQUS中建立风机叶片结构的有限元模型,通过模态分析得到叶片的固有频率。同时对应变数据进行傅里叶变换,分析叶片损伤状况的频率特征,并与固有频率对比判断叶片是否发生共振;最后,根据风机叶片运行过程中采集的应变时序数据,采用深度学习方法进一步对风机叶片的损伤程度进行识别。实验结果表明:基于光纤光栅应变数据,从风机叶片材料应变监测、模态频率监测和神经网络模型识别3个方面对叶片损伤进行综合分析和预警是一种可靠且高效的方法,对风机健康监测和安全运行具有重要作用。

滚筒式残膜回收机关键部件应力应变监测系统设计与实验

滚筒式残膜回收机是残膜回收机中的主要机型,其关键部件是否正常运行直接影响到残膜回收机的作业效率和回收效果。设计了残膜回收机关键部件监测系统总体方案,对机具关键部件松土齿耙不同工况下实施应变测量,入土深度、前进速度不同,对松土齿耙应变产生明显影响。动态测试试验在入土深度80 mm时,模块数据采集稳定性比较好,不同前进速度平均相对误差均在10%左右,整体平均相对误差为10.12%,测量精度可进一步提升。

大型压机压板应变监测与反馈系统的设计

阐述由PCI-1710U采集卡和Matlab构建的大型压机压板应变监测系统可以实时监测HPZ7102型单层压机上下两块压板间的受力变形,精准度误差在0.32%以内,测量范围在20MPa以内。

BOTDR应变监测技术应用在大型基础工程健康诊断中的可行性研究

基础工程如地下隧道、高架桥、跨江大桥、江河堤防等构筑物具有规模大、工程环境差异性大、实时动态监控和监测精度要求高等特点,因此常规的一些点式监测手段已不能满足大型基础工程健康诊断的监测要求。布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)是一项新型光电监测技术,它利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测。由于BOTDR这一独特功能,它已开始被应用于一些基础工程如隧道、堤防和滑坡工程等的监测。根据作者的实验研究和实际工程的应用,对这一技术应用于大型基础工程健康诊断中的可行性进行了系统分析;并运用已有的研究成果,详细阐述这一技术在实际应用中的相关课题,包括光纤铺设方法、光纤保护、距离分解度、温度和湿度影响、光纤疲劳效应、变形计算和智能监控系统等。研究成果表明,BOTDR技术十分适用于大型基础工程的健康诊断。

微机在单模光纤应变监测仪中的应用

本文叙述在基于相位测量的单模光纤应变仪中微机在测量控制、数据采集与处理方面的应用。介绍了实现上述功能的软件编程基本方法及程序流程图。并给出实测结果。

基于封装光纤Bragg光栅传感器的混凝土应变监测试验研究

研究了光纤Bragg光栅封装工艺,提出并实现了两种封装光纤Bragg光栅传感器:工字型钢管封装光纤Bragg光栅应变传感器及钢管封装光纤Bragg温度传感器。研究了传感器的埋设工艺,采用金属丝固定法、钢管抽出法两种方法进行了埋设。将它们埋入到钢筋混凝土梁中,实现对混凝土的拉、压应变及温度的测量。结果显示,在试验梁弹性阶段,可以较为准确的监测混凝土应变。

FBG传感器在深基坑支撑应变监测中的应用

将光纤布拉格光栅(FBG)传感器用于深基坑钢筋混凝土支撑应变监测,得到了基坑开挖时混凝土内支撑全程应变曲线。考虑温度对应变的影响,采取相应的温度补偿措施,提高了应变监测的精度,测试结果与振弦式钢筋计监测结果具有很好的一致性,表明FBG传感器用于基坑支护结构内力监测是可行的。监测结果显示混凝土内支撑上下部处于不同的受力状态,以往采用断面平均应力法计算支撑轴力是不合理的。

基于BOTDR的隧道应变监测研究

布里渊散射光时域反射计 (BOTDR)是近年来才研发成功的分布式应变测量技术。本文首先介绍了BOTDR的优点和测量原理 ,以某隧道的BOTDR应用实例 ,论证了这一技术应用于岩土工程等结构物分布式应变监测的可行性和优势 ,最后就这一技术在应用中的一些关键技术 ,如空间分辨率、光纤布设工艺。

基于钢轨应变监测的多跨铁路简支梁桥桥墩差异沉降识别

旨在建立基于钢轨应变监测的多跨铁路简支梁桥桥墩差异沉降识别方法。首先,针对对称转角沉降模式的分析表明钢轨与梁体竖向变形具有一致性,为建立沉降致钢轨应变与桥墩差异沉降关系方程奠定了基础。其次,采用空间梁单元、实体单元、弹簧单元,结合主从自由度耦合技术,建立了某4跨铁路简支梁桥的钢轨-梁体-桥墩有限元模型。基于该模型的分析表明,轨底可测应变与桥墩差异沉降间存在显著正比例线性关系且应变绝对变化量可测。然后,通过理论推导,得到了沉降致钢轨应变与简支梁桥桥墩差异沉降量之间的解析表达式。解析式物理意义明确,表达形式简单。最后,对解析解与数值解进行了对比分析,两者变化趋势相同,解析解因未考虑外围钢轨约束、下部梁体弯曲变形等,所得结果略大于数值解。

虎门大桥应变监测数据处理系统设计

阐述了应变监测在桥梁结构监测中的重要意义,介绍了应变监测软件的开发与设计,以虎门大桥应变监测为工程实例,讨论了设计的原则、目标、框架及实现手段。并对软件设计所需要达到的目标和功能进行了较为深入的讨论,对系统设计的优化和完善提出了一些建议,从而为此类系统的设计提供了一个较好的蓝本。

岩土工程应变监测方法比较研究

在总结前人关于岩土工程应变监测方法研究成果的基础上,概括了岩土工程应变监测的重要性及其特点和存在的主要困难。从岩土工程应变监测的现状出发,重点分析总结了电阻应变计、光纤光栅应变计和分布式光纤各自的原理和实际应用中的优缺点。概要介绍了岩土工程应变监测系统的设计,提出应变监测系统构建的原则,指出岩土工程应变监测的发展方向是监测系统的开发应用。

埋光纤光栅传感器智能土木结构应变监测

采取与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法,将光纤Bragg光栅传感器埋入钢筋混凝土结构中,分别在实验室和实际工程施工现场对混凝土内部的应变进行了测量。实验中光纤Bragg光栅传感性能良好,能够监测混凝土内部应变状态,显示出成活率高、绝对值测量、寿命长等优势,为建立基于光纤传感器的结构健康监测系统奠定了基础。

基于管道应变监测的滑坡灾害预警与防治

因其复杂性、多发性和较强的危害性,滑坡地质灾害是长输油气管道难以回避的重大安全风险之一。作为管道完整性管理的核心技术,管道应变监测和应变分析能够直观、定量地获得地埋工况条件下管体本身的即时应力应变数据,在及时发布承灾体(管道)变形预警的同时,还可以对致灾体(滑坡灾害)的治理过程进行指导和评价灾害治理的实际效果,从而给运营商带来明显的减灾效益。为此,以某天然气管道的受灾管段为例,进一步阐明了管道应变监测的应用方法和在治理中的实际效果,论证了管道应变监测及其分析技术的适用性和可靠性,为长输油气管道地质灾害防御提供了一个新的、有效的技术思路。

中隔墙应力-应变监测在双联拱隧道的应用研究

根据双联拱隧道结构型式特点和新奥法监控量测原理,利用钢弦式土压力盒与DKY-51-2型振弦式传感器记录仪对襄十高速公路3条双联拱隧道中隔墙顶部围岩和支护层间的压力进行量测,并采用光弹性单向应变计对隧道边墙和中隔墙混凝土的应力与应变进行量测。结果表明:中隔墙顶部的压力随时间增加而增大,最大可达到7MPa,且受施工爆破的影响会产生较大的突变;中隔墙混凝土墙身段的应力值普遍小于3MPa,且不同方向、不同深度处应力值有一定的差异。利用2D-σ有限元软件对隧道施工过程中的结构受力状态进行模拟,模拟结果与监测结果吻合较好,说明上述监测手段很好地反应了中隔墙的应力-应变状态,为隧道施工及其稳定性评价提供了指导依据。

基于应变监测的沉管隧道混凝土侧墙裂缝解析

某沉管隧道分两层浇筑施工,在高度为2 m的水平浇筑界面以上的侧墙出现了规则的竖向和斜向裂缝。为研究侧墙混凝土裂缝的成因,在沉管底板和侧墙内埋设振弦应变传感器,监测得知底板各监测点均产生收缩应变,侧墙水平方向从中部至端部实测收缩应变逐渐增大,竖向从下至上实测收缩应变逐渐增大。根据部分监测点的水平拉应力和剪应力,文章引入平面应力状态解析法,计算了最大主应力和最大主应力方向角,并与相应监测点附近裂缝发生情况进行对比,结果表明:根据监测数据计算的最大主应力的方向角与裂缝开展方向吻合。

基于FBG动态应变监测的金属结构损伤识别方法研究

结构关键部位早期损伤的识别对结构的安全性具有重要意义,损伤的早期发现可为结构的使用和维修提供及时的参考和支持。利用光纤光栅传感器对结构的动态应变进行测试,应用应变模态识别技术对结构局部的动态应变响应特征进行提取,并构建损伤识别指标,对结构的损伤位置和损伤程度进行识别。结果表明:动态应变响应特征对结构局部损伤敏感,同时损伤识别指标能够反映损伤区域以及损伤的程度,可为结构微小损伤的识别与定位提供技术方法。

复合材料胶层光纤布格光栅应变监测优化配置研究

航空航天用复合材料粘接胶层在制造和服役过程中不可避免会产生各种缺陷和损伤。针对其粘接胶层缺陷和损伤检测,基于光纤光栅应变传感原理,提出一种针对复合材料胶接层结构应变监测的光纤光栅传感网络优化配置的方法。通过仿真和实验研究了埋入复合材料构件胶接层的光纤布拉格光栅传感器在静载作用下的敏感区域分布特性,分析了载荷位移与布拉格波长漂移的关系,建立符合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,采用粒子群优化算法进行光纤光栅传感网络的优化布置,研究结果表明光纤布拉格光栅传感器位置经优化后,覆盖率得到明显提高。

基于虚拟仪器的BOTDR光纤应变监测系统

提出了基于虚拟仪器的BOTDR光纤应变监测系统,系统采用BOTDR作为前端数据采集模块,使用虚拟仪器技术搭建软件系统,实现了结构应变状况的数据采集与分析。

低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析

结合西南某建设中的混凝土坝工程,通过在混凝土浇筑仓表面埋设多向应变计组及无应力计,监测低温季节混凝土表面应力应变状态。首先对无应力计实测值建立统计模型反演热膨胀系数从而分离出混凝土自生体积变形,然后根据应变计组实测应变,结合无应力计测值获得实际应力,最后建立有限元模型进行温度场、应力场反馈分析,并统计施工过程中混凝土试件劈拉强度,进行开裂风险判断。分析表明,该混凝土坝浇筑仓低温季节保温效果好,总体开裂风险较小,但需要重视揭开保温被时段以及新浇筑预冷混凝土对下层混凝土冷击产生的开裂风险。