航空航天复合材料结构健康监测技术研究进展

通过在线监测结构响应,实时掌握结构的健康状况,并在此基础上对可能发生的损伤和故障进行预报,以便能及时采取措施,保证复合材料结构的服役安全。综述了几种重要的结构健康监测方法的研究进展、应用场合与发展历程,包括:全局状态感知技术(光纤传感监测法)、全局损伤诊断技术(波传播损伤诊断法)、局部损伤诊断方法(机电阻抗监测法、真空比较监测法、智能涂层法等),讨论了复合材料结构健康监测传感器的安装方法。结合各种技术的发展历程和优缺点展望了航空航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势。

火箭贮箱结构健康监测传感器系统设计

为了保证火箭贮箱结构在存储过程中的完整性,需要开发适用于低温环境的贮箱结构在役结构健康监测传感器系统。该文进行了一系列低温测试试验。首先,利用长期监测试验考察了长期处于低温环境下的压电晶片传感器和粘接剂的性能退化情况,以表征其低温耐久性;然后,利用低温/常温剪切强度试验测试了不同种类粘接剂在贮箱结构使用环境下的抗高应变性能;最后,通过不同温度(室温^-180℃)下的Lamb信号收发试验评估了不同传感器系统的低温工作性能。实验结果表明,选用的粘接剂在低温下的力学性能和耐久性较好,压电晶片传感器在低温下耐久性良好。该文设计的传感器系统可用于火箭贮箱结构低温监测。

大直径弱刚性贮箱筒段内撑装配过程应力分析

为提升新一代运载火箭贮箱焊接过程装配精度,通过采用分布式光纤传感器,针对不同的内撑工况,对大直径弱刚性铝合金贮箱筒段的应力分布进行了测量分析,探讨了筒段撑出半径变化与筒段所受应力的关系,为实际装配工艺参数的选定提供理论支撑。

一种基于动态参考瑞利散射谱的分布式光纤大应变解调方法

基于光频域反射计(OFDR)的分布式光纤系统在结构健康监测领域得到广泛关注,通过对参考瑞利散射谱和测量瑞利散射谱进行互相关分析来确定谱偏移量,进而转化为结构应变。这种分布式光纤的应变解调方法具有较高的空间分辨率和测量精度,但在光纤受到较大应变时(超过3000με)会出现瑞利散射谱信号急剧衰减,从而导致互相关分析无法解调应变。本文提出了一种OFDR分布式光纤的大应变分步解调方法,采用动态参考瑞利散射谱取代固定参考瑞利散射谱的方法来突破大应变测量的限制。通过对复合材料层合板拉伸实验的大应变测量表明,本文所提出的光纤应变解调方法能稳定和可靠地测量10000με以上的大应变情况。