金属封装式FBG传感器设计及应变传递试验

为实现对被测基体结构应变的精确测量,设计一种基于金属封装粘贴式光纤光栅应变传感器,建立了6层结构的应变传递模型,分析推导了被测基体层、基底粘胶层、封装基底层、光纤粘胶层、保护层及光纤光栅层的应变传递机理,并通过理论分析和有限元仿真对比分析了光纤光栅长度、光纤粘胶层厚度、基底粘胶层厚度、中间层的弹性模量和泊松比等主要因素对平均应变传递率的影响.根据仿真结果,确定所设计的金属封装粘贴式光纤光栅传感器的封装材质、尺寸及粘胶层厚度.最后通过设计等强度悬臂梁作为施加载荷载体,提出应变传递误差修正系数,对上述铝合金封装粘贴式光纤光栅及裸光纤光栅传感器进行了应变传递对比试验.结果表明,裸光纤光栅和金属封装式光纤光栅传感器的平均应变传递率分别为98.25%和98.15%,与仿真计算误差在0.15%~0.25%以内.

横向声波作用下油池火焰燃烧行为模拟

为研究声波对开放环境下油池火焰的扰动行为,基于对流传质模型对声压为0.85 Pa、2.10 Pa、3.42 Pa和4.78 Pa声波作用下的油池火焰进行了模拟研究.模拟结果与实验结果在火焰形态、燃烧质量损失等方面符合较好.研究发现,声压的增加能够使得空气与油池表面的乙醇气体层混合得更为均匀,进而促进油池杯口局部区域的燃烧;当火焰在声波作用0.4 s后进入周期性脱落状态,脱落周期与声波周期一致.油池表面温度在不稳定流带来强迫对流作用以及火焰自身热反馈作用下振荡变化,在频域上也表现出噪声信号.声波能够引起火焰两侧涡旋对的不对称变化,使火焰发生破碎,正涡量与负涡量交错区域增大.此外,声压的提高能够加快火焰表面涡旋的运动速度并加剧火焰局部结构的拉伸断裂.本研究为声波控制油池火焰燃烧行为的相关研究提供了参考.

表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器层状结构对测量应变的影响

由于用表面粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量应变时会影响基体的应变分布,本文研究了光纤应变与基体应变之间的关系。针对该类传感器建立了基体与光纤之间的应变传递函数用以修正测量应变,然后研究了FBG传感器与基体之间的相互作用。最后,利用有限元分析(FEA)和实际实验对提出的理论进行了验证。结果显示:光纤应变的FEA解与理论解的误差在5%以内,实验解与理论解的误差在8%以内,结果表明该理论完全满足表面粘贴式FBG传感器的精度要求。另外,分析了黏结层和基体对应变传递的影响,结果显示:平均应变传递率和应变传递率随着基体弹性模量的增加而增加,但它们随着黏结层顶端厚度和底端厚度的增加而逐渐减小。

光纤布拉格光栅传感器应变传递耦合机理分析

建立了半平面体与光纤布拉格光栅传感器双向耦合的应变传递理论,得到表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器测量应变与半平面体应变之间的关系.将理论解、有限元解和实验数据进行对比以验证该理论的正确性,并分析了应变传递率与半平面体弹性模量、半粘结长度的关系.结果表明:理论解与实验值非常接近,误差在4%以内,应变传递率随着半平面体弹性模量的增大、半粘结长度的增长而逐渐增大,对光纤布拉格光栅传感器的设计和应用具有一定的参考价值.

粘贴于薄板表面的光纤布拉格光栅应变传感器误差修正

考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度。建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论,分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用;利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性。最后,分析了薄板参数对应变传递率的影响。结果显示:FEM解与理论解的误差在4%以内,实验值和理论解误差在5%以内,应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大。该理论模型完全满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。

T800HB/环氧复合材料壳体爆破性能分析

针对T800HB/环氧复合材料壳体易在封头部位产生复杂的应力状态,导致壳体低压破坏的问题,通过采用金属接头结构优化与封头补强措施,使T800HB/环氧复合材料壳体的爆破压力由28.2 MPa提高到36.4 MPa,纤维强度发挥率由65.7%提升至85.6%。

非轴向力下粘贴式FBG传感器应变传递机制研究

研究了结构监测中粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器轴线方向与基体结构主应力方向成一定角度时,传感器测量的应变与基体结构实际应变的关系。建立了非轴向力作用下粘贴式FBG传感器应变传递方程和应变传递理论模型,并得到沿传感器标距各点的应变传递率、最大应变传递率和平均应变传递率。通过有限元仿真验证了理论模型的有效性,通过参数分析得到平均应变传递率随传感器角度变化的规律。研究结果表明:平均应变传递率随传感器角度的增大而减小,当传感器角度为零时,平均应变传递率最大,且方程形式与轴向力情况相同,因此推导所得的方程可归结为平均应变传递率的一般表达式;当传感器角度为90°时,平均应变传递率为零,此时传感器不能测出基体结构的应变。给出的理论模型及仿真结果对指导粘贴式FBG传感器在结构健康监测中的实际应用有参考价值。

安装于低模量基体的FBG传感器误差分析

FBG传感器广泛应用于基体结构的应变测量,由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体并非直接接触,导致测量应变产生一定的损失,因此需要研究光纤应变与基体应变的关系用以提高测量精度。建立了一个FBG传感器应变传递模型,并利用有限元验证其正确性,利用文中理论对各个参数对应变传递率的影响进行详细的分析;理论解和有限元解误差在3%以内。本文理论满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。

基于光纤布喇格光栅的测斜技术实验研究

与传统的测斜仪相比,基于光纤布喇格光栅(FBG)的测斜技术可实现自动实时监测。该文首先介绍了基于光纤光栅传感技术的测斜仪,通过建立理论模型和差分算法,根据测点处FBG测得的应变值计算出该点的挠度值,并将此挠度值与百分表实测挠度进行对比。通过实验验证了光纤光栅测斜技术的可行性。同时对FBG粘贴在3种材质测斜管表面的应变传递率进行了标定。结果表明,在聚氯乙烯(PVC)管的应变传递率可达95%,且PVC管的价格低,因此更适合在实际工程中应用。

低模量基体对埋入式FBG传感器测量应变的影响

由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体不是直接接触,导致测量应变产生一定的损失,FBG传感器测量应变与基体真实应变不相等。为了提高测量精度,建立了FBG传感器应变传递理论模型,并利用有限元证明其正确性;讨论了结构参数对应变测量的影响。结果表明:FEM解与理论解误差在5%以内,平均应变传递率随着基体弹性模量的增大而逐渐增大,随着粘结层厚度的增大而逐渐减小。

白云岩三维动静组合加载力学特性试验研究

为研究白云岩的力学特性和破坏模式,利用改进的三维SHPB动静组合加载试验装置,对白云岩进行三维加载、轴向冲击试验,分析轴压、围压和应变率对白云岩强度、变形模量、能量吸收等的影响,探讨岩石动静组合加载的应变率效应。试验结果表明:当围压一定时,白云岩的抗压强度随着轴压的增大呈现出先增大后减小的趋势,变形模量随着轴压的增大而减小;白云岩单位体积吸收能会随着轴压的增大而先增加后降低。轴压固定时,白云岩的抗压强度和变形模量随着围压的增加而增大,白云岩强度增长因子有显著的应变率效应;白云岩单位体积吸收能会随着围压的增大先升高而后降低,随平均应变率的增大而增大。在三维动静组合加载下,岩石的破坏模式为压剪破坏。

光栅粘贴长度对应变传递影响的实验研究

表面粘贴作为光栅主要的粘贴方式之一,简单方便,应用广泛。光纤光栅实际栅区长约1.0～1.5cm,解调仪反映的是栅区的综合变化,实际粘贴长度影响测量结果。该文就光纤光栅不同粘贴长度影响应变测量结果作了实验研究,发现粘贴长度越长,结果与实际应变的误差就越小,实验结果将为光纤光栅封装等提供参考。

基底刻槽封装式光纤光栅传感器应变传递影响因素分析

光纤光栅传感器大多经过封装后粘贴于被测结构表面使用,而封装基底和粘胶的存在,导致结构的真实应变与光纤光栅感测值之间出现偏差。建立了基底刻槽封装的光纤光栅传感器应变传递力学简化模型,推导出相应的平均应变传递率公式;分别分析了基底的长、宽、厚和基底材料弹性模量对光纤光栅传感器平均应变传递率的影响。结果表明,采用刻槽封装后的光纤光栅传感器平均应变传递率,在有效范围内随着基底长度的增加而增加,随着基底的宽、厚和材料弹性模量的增加而减小,为光纤光栅刻槽封装提供定量的指导。

埋入式FBG传感器护套参数设计

介绍了混凝土埋入式FBG传感器的基本原理与结构。考虑如何设置传感器中护套的相关参数,使得传感器的性能得以优化。主要通过护套在服役过程中压杆稳定性和对应变传递的影响2个方面来分析,得出相关参数对此的影响。结合两者得出,护套柔度取最大临界值,护套厚度为0.2～0.3 mm时,可使传感器护套对被测结构影响最小;同时满足传感器制作的可行性,并且使应变传递效率达到99%,从而实现传感器标准化封装。

亚抑菌浓度头孢西丁体外诱导大肠埃希菌耐药转移

目的:探讨亚浓度头孢西丁对产ESBL大肠埃希菌耐药质粒接合转移率的影响。方法:分析不同亚抑菌浓度的头孢西丁(0、1、0.5、0.25、0.125μg/ml)分别在不同时间(0、2、4、6、8、10h)对产ESBL大肠埃希菌诱导后,再与受体菌接合4h后观察耐药质粒的接合转移率。结果:产ESBL大肠埃希菌耐药质粒在0.25μg/ml头孢西丁诱导4h后的接合转移率最高,1μg/ml可降低接合转移率,经药物诱导后的各接合子MIC值均有所增高。结论:临床应该合理足量的使用抗生素,以防止耐药性的增强和耐药质粒的播散。

FBG光纤智能螺栓应变传递的有限元分析

研究自行封装的FBG光纤智能螺栓的应变传递规律,分析胶层长度、胶层弹性模量和光纤位于通孔的位置对于应变传递率分布的影响,为FBG光纤智能螺栓的合理化封装提供重要参考。研究基于ABAQUS软件,建立FBG光纤智能螺栓的相关模型,得出不同条件下应变传递率沿胶层长度方向的分布曲线。结果表明,胶层的长度直接决定着较高应变传递率的长度;提高胶层的弹性模量可以提升整体应变传递的水平;光纤距离螺栓孔中心越远,螺栓与光纤之间应变传递率相对越大。

Numerical simulation of thermodynamics coupling in hot forming process of elliptical head used in power station

To reduce the time of getting an ideal elliptical heat used in power station through repairing and testing a die repeatedly according to experience,finite element software Deform-3D was used to research the simulation of deformation-heat transfer coupling in hot forming process of elliptical head with the size of Φ1200 mm ×100 mm. The variations of stress,stain,temperature,thickness and strain rate in forming process were gotten,and the forming quality was evaluated from roundness,thinning rate and thermal contraction. The results show that the maximum thinning rate of the elliptical head is 7. 31% ,it is close to the orthographic place; and the inner diam- eter obtained from simulation is 1200. 6 - 1202. 977 mm,it is in the range of inner diameter tolerance required; all the data fit well with the practical dimension data of processing head.

核级管道强动态载荷传递特性研究

基于管道材料在不同温度和应变率下的力学性能构建了应变率相关弹塑性本构模型,通过对管道跌落试验进行仿真得到影响弹塑性分析精度的主要因素,构建了基于应变率相关本构模型的弹塑性动态载荷传递分析方法。应用该方法开展管道动态响应分析,将响应加速度、应力等计算结果与弹性分析结果进行对比。结果显示,弹塑性分析可有效降低结构响应,既可确保结构在强动态载荷下的安全性,又可降低结构设计难度,可应用于管道系统强动态载荷传递分析。

应变率显像及组织多普勒成像综合评价基因治疗慢性心肌缺血的实验研究

目的探讨应变率显像及组织多普勒显像检测基因转染治疗心肌缺血的价值。方法健康家猪16头,在冠状动脉左旋支放置Ameroid环建立慢性心肌缺血模型,4周后治疗组注射携带血管内皮生长因子B基因的重组腺病毒液,对照组注射磷酸盐缓冲液,治疗后4周取心肌进行病理学检查。观察术前、置环后2周、4周及治疗后2周、4周左心室乳头肌水平短轴观后壁心肌收缩期速度(VS)、舒张早期速度(VE)、舒张晚期速度(VA)和内、外膜速度跨壁梯度的变化。结果缺血心肌较正常心肌速度梯度减小,色彩变暗。置环后2周,左室侧后壁心肌运动速度VS、VE较术前略下降但无统计学意义,局部心肌内、外膜速度跨壁梯度则明显降低(P<0.05);置环后4周,侧后壁心肌变薄,VS、VE明显减低(P<0.05),心肌内、外膜速度跨壁梯度进一步下降(P<0.05)。治疗后2周,基因转染组较对照组心肌运动速度无显著差异,而心肌内、外膜下速度跨壁梯度明显改善(P<0.05);治疗后4周,治疗组左心室侧后壁心肌运动速度较对照组增加(P<0.05),内、外膜下速度跨壁梯度持续改善(P<0.05)。结论心内、外膜速度跨壁梯度及心肌运动速度可准确评价慢性缺血心肌基因治疗前后节段性室壁厚度变化速率和室壁运动改善的情况,前者评价局部心功能的敏感性优于后者。