空间柔性充气结构分布式光纤裂纹损伤监测方法

TP212; 空间柔性充气结构作为一种航天器基本组成单元,在气闸舱、空间居住舱等领域受到越来越多关注.针对此类结构损伤状态的智能辨识,对于目前正在开展的深空与星际探测具有重要意义.为此,本文提出了一种基于分布式光纤传感器的空间充气结构裂纹损伤实时监测技术.借助ANSYS有限元分析方法,数值模拟得到含裂纹损伤的充气结构模型在不同内压载荷作用下的应变响应与分布规律.在此基础上,通过由芳纶编织而成的柔性充气结构表面布置分布式光纤光栅传感网络,实时采集不同位置与程度损伤对应的表面应变分布与变化信息.提取能够表征结构裂纹特征的辨识参量,建立光纤传感器应变响应差值与裂纹损伤长度之间的关系模型,实现裂纹损伤...

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Published in南京航空航天大学学报 Vol. 51; no. 3; pp. 297 - 304
Main Authors 何弯弯, 曾捷, 夏裕彬, 卢李, 顾欣, 张旭苹, 陈浩远
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京,210016%南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京,210016 01.06.2019
南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室,南京,210093%故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海,201601%南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室,南京,210093
Subjects
光纤光栅传感器
损伤定位
应变监测
裂纹长度识别
空间柔性充气结构
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ISSN1005-2615
DOI10.16356/j.1005-2615.2019.03.005

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Summary:TP212; 空间柔性充气结构作为一种航天器基本组成单元,在气闸舱、空间居住舱等领域受到越来越多关注.针对此类结构损伤状态的智能辨识,对于目前正在开展的深空与星际探测具有重要意义.为此,本文提出了一种基于分布式光纤传感器的空间充气结构裂纹损伤实时监测技术.借助ANSYS有限元分析方法,数值模拟得到含裂纹损伤的充气结构模型在不同内压载荷作用下的应变响应与分布规律.在此基础上,通过由芳纶编织而成的柔性充气结构表面布置分布式光纤光栅传感网络,实时采集不同位置与程度损伤对应的表面应变分布与变化信息.提取能够表征结构裂纹特征的辨识参量,建立光纤传感器应变响应差值与裂纹损伤长度之间的关系模型,实现裂纹损伤区域定位与损伤长度识别.研究结果表明,本文所提方法具有非视觉测量、实时性好以及多种功能复用等优点,能够为未来空间柔性充气结构服役状态辨识与在轨快速维护提供技术支撑.
ISSN:1005-2615
DOI:10.16356/j.1005-2615.2019.03.005