论文部分内容阅读
在科学实验研究或者工程健康监测中,应变(或应力)是反映结构状态的一个至关重要的参数,因此,选择合适可靠的应变传感器进行准确的测量也至关重要。应变传感器作为实验研究或监测系统的前端,其工作稳定性和测量可靠性直接影响着实验的成败或者监测系统的稳定性与可靠性。本文采用理论分析和有限元模拟分析结合试验研究的方法,分析研究了几种不同测量原理、不同封装方式的传感器的应变传递特征以及传感特性,并根据各传感器的平均应变传递率和传感性能的优劣,定性评价了其测量可靠性。本文的主要研究内容及成果如下：1.对不同封装方式的应变传感器进行了应变传递分析,推导了其应变传递率计算公式,并根据平均应变传递率公式分析得出了几个主要影响参数对传感器应变传递率的影响规律。2.采用ANSYS有限元分析软件,分别建立了表面式的电阻应变片、金属基片FBG应变传感器、夹持式FBG应变传感器以及埋入式的细钢管封装、单层嵌入式封装和带端帽管式封装的FBG应变传感器的有限元分析模型。通过有限元分析验证了平均应变传递率理论公式及各参数对应变传递率的影响规律。3.使用MTS材料试验机对电阻应变片、振弦应变计、贴片式和夹持式FBG应变传感器以及MTS引伸计进行了试件拉伸试验,经对比分析得出了各应变传感器的线性度、重复性、滞后以及疲劳可靠性等传感性能指标。4.观察分析各应变传感器在预应力钢筋混凝土梁模型试验和光纤光栅智能钢绞线松弛试验中的实测表现,得出了钢筋及混凝土电阻应变片、埋入式及表面式振弦应变计、埋入式FBG应变计、机械千分表应变计以及光纤光栅智能钢绞线实际测量的线性度,并检验了各传感器的测量可靠性。5.最后总结对比了本文所用的全部应变传感器的传感性能及使用性能,并定性的评价了其优缺点及测量可靠性。