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基于锚固区预植FBG应变传感器的斜拉索索力监测技术研究

摘要第3-5页
ABSTRACT第5-7页
1 绪论第12-24页
    1.1 课题背景第12-14页
    1.2 索力测量技术国内外研究现状第14-21页
        1.2.1 外置传感器测量法第14-18页
        1.2.2 内置光纤传感器测量法第18-21页
    1.3 课题研究意义及主要研究内容第21-22页
    1.4 本章小结第22-24页
2 斜拉索结构特性与应力分布状态分析第24-40页
    2.1 斜拉索结构及其工艺特性第24-28页
        2.1.1 斜拉桥第24页
        2.1.2 斜拉索第24-27页
        2.1.3 斜拉桥斜拉索制造工艺流程第27-28页
    2.2 斜拉索索体的受力状态分析第28-29页
        2.2.1 索身的受力状态分析第28-29页
        2.2.2 连接筒第29页
    2.3 锚头内部的钢丝受力及其分布状态理论分析第29-34页
        2.3.1 锚头内部钢丝受力的理论模型第30-33页
        2.3.2 仿真计算结果第33-34页
    2.4 锚头全场应力有限元仿真第34-38页
        2.4.1 计算工具第34-35页
        2.4.2 材料属性第35页
        2.4.3 边界条件及载荷第35-36页
        2.4.4 计算结果第36-38页
    2.5 缆索全长应变分布第38页
    2.6 本章小结第38-40页
3 基于缆索锚固区应变自衰减特性的索力测量方案第40-50页
    3.1 基于锚固区应变测量的索力测量初步方案第40-41页
    3.2 光纤传感器的植入位置第41-44页
        3.2.1 光纤传感器的纵向植入位置第41页
        3.2.2 光纤传感器的横向植入位置第41-44页
    3.3 FBG 的植入方式第44-45页
    3.4 基于锚固区应变测量的索力测量方案第45-46页
    3.5 验证性试验第46-48页
        3.5.1 试验方案第46-47页
        3.5.2 试验结果及分析第47-48页
    3.6 本章小结第48-50页
4 锚固区非均匀应变对 FBG 应变传感器传感性能的影响分析第50-70页
    4.1 光纤布拉格光栅结构与原理第50-52页
    4.2 FBG 传感系统的组成第52-53页
    4.3 均匀轴向应力作用下的光纤光栅传感特性分析第53-55页
    4.4 光纤布拉格光栅温度传感特性分析第55-56页
    4.5 光纤光栅应变温度综合影响第56页
    4.6 锚固区轴向非均匀应变对 FBG 传感性能的影响分析第56-64页
        4.6.1 锚固区轴向非均匀应变简化第56-57页
        4.6.2 常规 FBG 应变传感器的管式封装结构第57-59页
        4.6.3 线性非均匀应变对 FBG 应变传感性能的影响第59-62页
        4.6.4 锚固区典型位置线性应变对 FBG 应变测量精度的影响第62-64页
    4.7 锚固区横向作用力对 FBG 传感性能的影响分析第64-69页
        4.7.1 锚固区横向应变分布状态第64-65页
        4.7.2 锚固区横向均匀作用力对 FBG 传感性能的影响第65-68页
        4.7.3 锚固区典型位置横向作用力对 FBG 应力双折射的影响第68-69页
    4.8 本章小结第69-70页
5 专用植入式 FBG 应变传感器研究与开发第70-94页
    5.1 专用植入式应变传感器测量需求分析第70-73页
        5.1.1 缆索制锚工艺分析第70-72页
        5.1.2 专用植入式应变传感器主要性能需求分析第72-73页
    5.2 应变均化 FBG 传感器结构设计第73-76页
        5.2.1 结构设计第73-74页
        5.2.2 力学特性分析第74-75页
        5.2.3 应变隔离毛细管规格设计第75-76页
    5.3 高热稳定性设计第76-81页
        5.3.1 调制深度对 FBG 反射谱的影响分析第76-78页
        5.3.2 调制深度Δn的热衰变机理第78-80页
        5.3.3 提高 FBG 热稳定性的技术思路第80-81页
    5.4 相容性设计第81-82页
    5.5 温度自补偿 FBG 传感器设计第82-84页
        5.5.1 温度自补偿原理第82页
        5.5.2 光纤光栅温度传感器的结构设计第82-83页
        5.5.3 传感器温度传感特性分析第83-84页
    5.6 分布式应变测量第84-85页
    5.7 传感器制作第85-87页
        5.7.1 传感器制造工艺第85-87页
        5.7.2 传感器制作第87页
    5.8 传感器测试试验第87-92页
        5.8.1 力学测试试验第87-89页
        5.8.2 热稳定性测试试验第89-91页
        5.8.3 温度传感特性测试试验第91-92页
    5.9 本章小结第92-94页
6 原型缆索试验研究第94-120页
    6.1 原型缆索试验研究的目的第94页
    6.2 试验缆索第94-100页
        6.2.1 试验缆索规格第94-95页
        6.2.2 智能缆索制作流程设计第95-97页
        6.2.3 传感器制作第97-98页
        6.2.4 传感器装配第98-100页
    6.3 传感器植入工艺验证试验第100-103页
        6.3.1 传感器植入对缆索制作工艺的影响第100-101页
        6.3.2 缆索制作工艺对传感器性能的影响第101-103页
    6.4 力学拉伸试验第103-119页
        6.4.1 力学拉伸试验系统第103-104页
        6.4.2 非均匀应变对 FBG 光谱的影响第104-106页
        6.4.3 力学拉伸试验结果第106-109页
        6.4.4 力学实验结果分析第109-119页
    6.5 本章小结第119-120页
7 结论与展望第120-124页
    7.1 全文总结第120-122页
    7.2 后续工作展望第122-124页
致谢第124-126页
参考文献第126-134页
附录第134-135页
    A. 攻读博士学位期间发表的论文第134-135页
    B.攻读博士学位期间授权的专利第135页
    C. 科研工作第135页

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