基于FBG动态应变监测的金属结构损伤识别方法研究

（中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点试验室，西安 710065）

结构在长期交变载荷以及各种突发性外部因素的影响下，往往会出现损伤。这些损伤可能导致结构局部破损，以至于丧失部分功能，使其不能正常运行，造成很大的损失。损伤识别作为结构在服役状态下的反向识别问题[1]，以结构的损伤确定其可靠性和安全性，在航空航天、机械、海洋舰艇、土木工程等许多领域应用较为广泛。结构在外部载荷和使用环境作用下所产生的早期损伤很难被及时发现与关注，随着结构损伤程度的增加，结构承载能力与功能会逐步退化，从而引发严重的质量、安全事故，甚至造成人员伤亡。通常情况下，结构的损伤会引起结构刚度的降低，在动力学问题中表现形式为结构模态参数的变化[2]。国内外学者做了大量的研究工作，提出了很多损伤识别的算法和指标[3-5]，如基于固有频率、振型、位移类模态参数和应变类模态参数等的识别方法。

经试验研究证实，由于损伤引起了结构载荷传递路径的改变，在损伤附近区域结构应变值下降明显，而远离损伤位置的区域结构应变值改变不大。随着结构服役时间的增加，损伤累积程度也会增加，应变值的下降更为明显。因此，通过对结构局部动态应变特征参数的分析可识别出损伤是否存在以及损伤的位置和损伤的程度[6]。

光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）传感器是一种以光信号为传感方式的新型传感器，自问世以来，因其独特的优势备受关注。……