表面式光纤光栅传感器应变传递研究

建立了表面式光纤光栅传感器力学模型;推导了表面式光纤光栅传感器感测应变与基体应变间的关系;仿真分析了衬底厚度和黏结长度对应变传递效果的影响;实验证明在黏结长度为40mm有衬底和无衬底及黏结长度为20mm有衬底三种情况下光纤光栅应变传感器的灵敏度系数分别为54.4pm/0.1mm,54.8pm/0.1mm,52.8pm/0.1mm。实验结果证明了理论推导和仿真分析,为传感器封装提供了指导。

表面式光纤光栅传感器应变传递机理研究

光纤光栅的重要应用形式之一是通过粘贴在结构表面来测量应变,通常需要设计合金薄片基底进行封装以提高表面式光纤光栅的强度。文中建立了表面式光纤光栅传感器的分析模型来预测应变传递率;以之为基础,进一步分析和比较了基底材料和尺寸对表面式光纤光栅应变传递速率的影响:为工程中选择合适的基底材料提供了理论依据。

表面式光纤布拉格光栅传感器应变传递机理的研究

建立了组合梁与光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变传递的力学试验模型,得出组合梁结构实际应变与表面式光纤布拉格光栅传感器应变的关系。对影响表面式光纤布拉格光栅传感器平均应变传递率的影响因素进行了理论分析,得出胶接层弹性模量,胶接层的宽度以及光纤的粘贴长度对应变传递率影响较大,通过实验确定它们之间的最佳组合,为以后的实际工程应用提供了参考。

基于FBG表面应变仪的隧道监测系统

由于隧道使用期较长、环境恶劣,因此及时对隧道结构性能进行检测和诊断、对可能出现的灾害进行预测并评估其安全性已经成为隧道工程的必然要求。为此,在分析FBG传感器传感原理的基础上,将FBG表面应变仪用于隧道表面应变监测;同时在现场进行了FBG传感器与钢弦式传感器的对比试验。试验结果表明:FBG传感器具有很高的测试精度,长期稳定性好,信号传输距离远,是隧道长期监测的一种可靠而有效的手段。

某大型钢结构风帆的设计与分析

近年来,钢结构越来越多地应用于雕塑类等特种结构工程中,此类钢架结构的变形及受力要求高,且为空间受力,结构设计难度增加。以某特种钢结构雕塑为工程背景,利用有限元软件SAP2000建立结构的三维模型,考虑不同荷载工况,对模型进行模态分析,获得其振动模态及其基本自振周期,通过其模态周期来研究结构的整体动力特性。通过分析得到的结构构件应力比和现场采用钢弦式表面应变测量法监测得到的结果均符合规范要求。另外,对下部基础、承台梁、柱及厚板进行分析和设计,并验算基础的抗倾覆能力;钢结构设计中,节点的连接尤为重要,结合该钢结构工程,对节点的设计进行了探讨。该钢架结构的分析与设计,可为同类钢结构工程提供参考。

隧道型钢钢架应力量测方法

介绍了采用钢弦式表面应变传感器、千分表和钢筋应力传感器量测隧道型钢拱架应力的方法及其优缺点;采用力学计算和数值模拟的方法,对比分析了钢弦式表面应变传感器和钢筋应力传感器量测隧道型钢拱架变形(或应力)存在的差异。研究结果表明:千分表法量测的型钢拱架变形存在一定的误差,因为量测的是圆弧拱弦的变形,而且探头的安装比较烦琐,不便测试,对施工的干扰较大;钢筋应力传感器量测的型钢拱架变形并不是型钢拱架本身受力的变形,因为钢筋应力计焊接后对所测部位的型钢拱架起到了加固作用,力学计算结果表明:其所量测的变形值是型钢钢架和钢筋应力计两者共同受力产生的变形值。有限元模拟结果表明:由于钢筋应力计的存在,增加了型钢拱架的截面面积,使得型钢拱架在焊有钢筋应力计部位的轴力减小了20%左右;弯矩减小了10%～20%左右;钢弦式表面应变传感器能够比较真实地反映钢架的应变和受力,具有现场操作快捷、长距离测试方便、精度和灵敏度高、长期稳定性好等特点。推荐采用钢弦式表面应变计量测型钢拱架应力。

天津图书馆钢结构关键节点应力监测分析

天津图书馆主体结构采用组合钢框架-支撑体系与空间交叉桁架相结合的结构体系。主体钢结构施工过程中结构体系转换频繁,关键节点在施工过程中存在较大的应力水平,因此有必要对关键节点进行施工全过程的应力监测。应力监测过程采用三种测试手段:电阻应变片静态应变测试仪、电阻应变片动态应变测试仪和钢弦式应变传感器。由监测结果可知三种手段监测的应力曲线变化趋势一致。通过相互对照监测结果,可以及时发现问题,保证监测结果的准确性和有效性,以及现场施工的顺利进行。