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针对圆柱壳体的光纤光栅传感器布置优化研究
| 论文题名： | 针对圆柱壳体的光纤光栅传感器布置优化研究 |
| 关键词： | 潜艇;健康监测;光纤光栅传感器;布置方法 |
| 摘要： | 潜艇因其工作特点，长期受到各种载荷作用，艇体难免会产生结构损伤，从而导致严重的事故发生，因此有必要对潜艇进行结构健康监测。随着光纤光栅传感技术的发展，光纤光栅传感器以其独特的优势被逐渐运用到船舶结构健康监测领域，针对光纤光栅传感的船舶结构健康监测相关技术也陆续得到发展。光纤光栅传感器布置优化作为结构健康监测中的重要环节，将直接影响到监测的效果。但目前阶段的有关研究多是针对水面船舶上的一维或二维结构，对于潜艇这种圆柱壳体三维结构的相关研究还亟待开展，因此本文提出针对圆柱壳体的光纤光栅传感器布置优化进行研究。 本文采用“关键位置保证精度、整体保证覆盖”这一优化布置准则，给出了适用于静力作用下圆柱壳体三维结构光纤光栅传感器布置优化问题的目标函数和约束条件。此外，针对多约束优化问题，本文先后利用带有罚函数的常规遗传算法和单亲遗传算法对光纤光栅传感器的使用数量和布放位置进行优化，并利用MATLAB程序实现了本文提出的优化算法。在此基础上，根据实际监测需要，本文提出了一种同步多通道测量的监测方案，实现了光纤光栅传感系统对圆柱壳体结构上的光纤光栅传感器进行同步多通道测量的功能。 在实现本文算法程序的基础上，本文选取一个三维圆柱壳体算例模型，通过将使用本文算法优化所得的布置方案与传统经验式布置方法进行对比分析，验证了本文优化方法的可行性和优越性。此外，笔者利用MATLAB程序的GUI功能开发了针对圆柱壳体结构的光纤光栅传感器布置优化软件，并利用该GUI软件对“圣彼得堡”级潜艇舱段结构这一工程实例进行了光纤光栅传感器布置优化，得到了良好的优化布置效果。 |
| 作者： | 蒋磊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 张桂勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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