基于FBG动态响应的结构参数识别研究开题报告

1. 研究目的与意义

自实施“十二五”规划以来，对基础设施建设的投资规模越来越大，使土木工程得到了快速发展。但是土木工程结构在使用的过程中，必然会受结构所处环境的影响，例如化学物质的作用，人为破坏等，再加上结构自身的老化等多重原因，使土木工程结构不可避免的出现损伤，导致其正常使用功能降低。

近年来我国凭借强大的基建能力斩获“基建狂魔”称号，所建造的工程项目创下了多个历史第一，然而保证数量的同时也要保证质量，重大工程结构在服役期间常遭受各种作用而导致抗力衰减，一旦这些结构失效将会导致区域功能瘫痪和灾难，造成巨大的人员损伤和经济损失。

因此为了面对这样的挑战，我们需要为工程结构建立一套健康监测系统，近年来光纤光栅传感技术发展快速,越来越多的研究人员开始关注，本文将采用准分布方式长标距fbg应变传感技术，测量标距范围内的平均应变反应结构特征信息。可有效的预警预测损伤，定位损伤，识别损伤程度可有效防止事故的发生，因此很有必要。

2. 研究内容和预期目标

结构参数识别的研究是土木工程健康监测领域的核心内容之一，现有的结构参数识别方法主要用于识别线性结构物理参数、模态参数或者非线性滞回模型参数。这些识别方法只能反应结构宏观的的参数变化或损伤状态，无法在材料本构的层面对结构进行状态评估。

光线布拉格光栅传感器已成为结构健康监测的首选职智能传感手段。长标距fbg应变传感技术，即通过增大fbg感应范围，测量标距范围内的平均应变来反映结构特征信息，解决了点式传感器无法大量分布、分布位置依靠预测且对未覆盖区域无法感应的问题。本课题拟通过物理试验和有限元分析，研究长标距fbg传感器及链式拓扑方法用于动态参数监测和识别的有效性。

3. 研究的方法与步骤

本课题将通过物理实验和有限元分析来研究

利用分布式长标距fbg传感阵列进行了钢筋混凝土梁的裂缝监测和钢梁损伤识别研究, 发展了分布式长标距光纤传感技术, 探索了从分布式应变中提取结构模态参数的方法, 发展了基于宏应变模态的损伤识别方法

对单个fbg施加预应力并将其封装成传感器, 以扩展其标距测量范围。将跨度为4m的t型钢筋混凝土梁等分为8个单元, 在每个单元安装标距为500mm且与中性轴平行的传感器, 实现了对梁的整体监测。采用配重小车进行移动加载实验, 基于时差定位法的原理分析中心波长时程曲线, 以确定小车位置及所处时刻, 从而实现了对车速的识别。采用激振器激励, 以使梁产生自由振动。利用长标距fbg传感器以及梁顶部布置的压电式加速度计采集梁的动态响应信号, 通过频域分析得到频率和振型

4. 参考文献

]branko gliiand daniele inaudi. fiber optic methods for structural health monitoring[m]. chichester: john wileysons, ltd,2007.

[2]branko glii. fiber optic sensors and behavior in concrete at early age[d]. lausanne: swiss federal institute of technology,2000.

[3]branko glii. influence of the gauge length on the accuracy of long-gauge sensors employed in monitoring of prismatic beams[j]. measurement science andtechnology,2011,22:1-13

5. 计划与进度安排