水下管道超声导波检测实验研究

扭转模态导波T(0,1)对液体载荷不敏感,其用于水下管道检测是一种具有潜在吸引力的导波模态。基于T(0,1)导波,研制了一套可用于水下管道检测的新型换能器阵列,并在实验室环境中进行了系列检测实验。换能器采用厚度剪切型压电陶瓷作为敏感元件。卡具装置采用模块化设计,模块间通过销轴连接。这种设计使换能器阵列具有一定的柔性,并可方便拆卸各模块以满足不同直径管道对于换能器数量的要求。实验结果表明,换能器阵列能在水下管道中高效激励和接收T(0,1)模态导波。模拟损伤回波信号到达时间和幅度较好地反映了损伤的轴向位置及大小。换能器阵列具有安装简单,使用灵活的特点,为水下管道超声导波检测提供了有效手段。     

光纤传感器在复合材料固化监测中的应用

光纤传感器代表一种崭新的传感技术，适用于众多场合，根据传感原理，对应用于复合材料固化监测的光纤传感器进行了概述，分别介绍了它们的结构，传感机理及应用方法，并总结了光纤固化监测传感器在工程中广泛应用急待解决的问题。     

光纤光栅智能复合材料基础问题研究

为了使光纤光栅传感器埋入到复合材料中,对结构进行健康监测,其基础研究尤为重要.研究了光纤光栅作为温度和应变传感器埋入到复合材料预浸料中,监测复合材料模压成型的全过程.设计了几种光纤入出口的方法,都能够很好地保护光纤在入出口处不被折断,保证了光栅在复合材料中的成活率.对埋入光纤的相容性使用有限元和实验的方法进行了研究.研究表明:埋入光纤对复合材料的力学性能影响不大.这些研究为光纤光栅在复合材料中的应用提供了前提.     

光纤光栅监测缠绕复合材料与铝板界面的固化应变

树脂基复合材料经常与金属材料固化在一起使用。用缠绕方法制备了复合材料单向板, 将光纤布拉格光栅(FBG) 埋入复合材料与铝板之间, 监测两种不同的材料在固化过程中界面的性质, 并与复合材料内部的监测结果相比较。监测结果表明, 光纤布拉格光栅准确地监测到了复合材料固化过程的温度历程, 复合材料内部、铝板和复合材料的界面在固化过程中和固化后应变存在着明显的差异。光纤光栅传感器为两种不同材料之间的固化监测提供了工具, 对界面性质的分析提供了新方法。      

液氧相容改性环氧树脂体系低温力学性能分子动力学模拟

使用含磷阻燃剂分子对环氧树脂进行化学改性可以提高材料的液氧相容性,但将显著改变环氧树脂固化物的力学性能。利用分子动力学(MD)模拟方法,研究了10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)改性环氧树脂的低温力学性能。首先采用两步反应方案来制备改性的环氧热固性交联网络,然后分别给予ReaxFF与Dreiding力场,基于截断键长实现精确有效的键断裂模拟。着重探索了不同磷含量对分子网络结构和材料性能的影响。研究发现,链长分布特征是决定材料力学性能的关键因素。而通过链长调节(CLR),材料在低温下的力学性能可以明显增强。为高性能液氧相容热固性树脂和复合材料的设计和制造提供了有价值的参考,有助于提高复合材料在恶劣工程环境下的耐受性。     

基于导波技术的小口径管网实时检测系统

基于超声导波无损检测技术,发展了一种用于小口径管网实时检测的新型诊断系统。系统包括以压电陶瓷晶片为敏感器件的柔性传感器阵列,导波激励接收硬件子系统及分析软件。柔性传感器阵列能表面贴装于任意尺寸的管线外壁,并可在管线中激励和接收轴对称模态导波。与现有导波激励接收系统不同,诊断系统包含有多通道的信号转换开关矩阵,能实现管网中不同管线检测所需信号通道的快速自动切换。检测实验表明,分析软件能有效辨识大于3%管线横断面积的腐蚀损伤,并能实时检测管线的状态变化,如腐蚀损伤扩展等。诊断系统具有检测效率高,使用灵活的特点,为小口径管网的实时检测提供了有效手段。     

非轴对称多元载荷条件下管道中纵向模态导波激励

轴对称载荷是管道中轴对称模态导波激励的有效方法。然而,受换能器安装误差等因素的影响,激励载荷多会变为非轴对称载荷,进而使激励出的导波模态变得复杂。对非轴对称多元载荷条件下纵向模态导波的激励问题进行了深入研究。考虑两种典型的非轴对称载荷,采用简正模态展开技术,建立了导波激励声场与边界载荷的量化关系,进而分析了各模态导波的产生机理及载荷阵列对纵向导波激励的影响。采用有限元数值模拟验证了理论预测结果。考虑实际管道检测中出现的非轴对称载荷,提出了一种载荷补偿策略并进行了实验验证。结果表明,该方法能够有效抑制弯曲模态导波的产生,同时也有助于改善导波信号的噪声水平。     

基于光纤光栅传感技术的桥梁结构内部应变监测

利用预先埋入的光纤布拉格光栅(FBGs)实现了实际大型钢筋混凝土工程结构的内部应变监测。在施工期间，将多个FBGs传感器布设到黑龙江呼兰河大桥内部，探索了在建筑施工现场对光纤传感器进行安装、埋入以及传感线路保护的解决方案，并在桥梁施工、桥梁静载实验和桥梁运营阶段监测了呼兰河大桥局部的应变响应。现场实验表明，本系统满足土木工程结构长期健康监测的要求，为建立重要工程设施的结构健康监测系统奠定了基础。     

基于分布式光纤传感的隔热层脱粘识别研究

基于分布式光纤传感技术提出了应用高密度应变信息识别胶接结构中的脱粘缺陷,且以隔热泡沫胶接铝合金结构作为研究对象,开展了脱粘缺陷识别方法的研究。该文利用布设在金属悬臂梁结构的光纤传感器网络及考虑光纤和隔热泡沫相对位置、应变水平及隔热泡沫脱粘面积等影响因素,对脱粘缺陷的识别效果进行了研究;利用隔热泡沫胶接铝合金悬臂板弯曲试验对结论进行了验证。研究结果表明,埋设于胶接层的分布式光纤传感器对脱粘缺陷较敏感,脱粘前后所采集的高密度应变信息有明显的差异,且应变差值曲线在脱粘部位边界存在明显的振荡现象。因此,利用埋设于胶接结构胶接层的分布式光纤传感器网络能够有效识别布设路径上的脱粘缺陷。