基于粒子群—克里金法的筒段应变场重构与载荷位置识别

胡锡涛 曾捷 李艳芬 严桢锋 冯振辉 孙阳阳

基于粒子群—克里金法的筒段应变场重构与载荷位置识别

胡锡涛1曾捷1李艳芬2严桢锋1冯振辉1孙阳阳3

（1 南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016；2 北京强度环境研究所，北京 100076；3 陆军工程大学 国防工程学院，南京 210007）

针对可重复运载器箭体、燃料贮箱以及飞机机身等筒段类结构健康监测需求，本文提出了一种基于高密度弱反射光纤光栅传感器的筒段结构应变场重构与载荷位置辨识方法。借助ABAQUS有限元仿真软件，得到筒段壁面在载荷作用下的应变场分布特性。研究了基于粒子群—克里金法的壁面应变场重构算法，提升了应变场重构精度。构建了筒段壁面应变场分布式光纤监测与重构系统，借助环向粘贴的高密度弱反射光纤光栅传感器获取壁面离散点的应变信息，结合粒子群—克里金法实现圆筒壁面应变场监测和载荷位置识别（平均定位误差为1cm）。研究结果表明，本文所提方法能够为飞行器筒段结构健康监测、剩余寿命预测以及预测性维修提供技术支撑。

应变场重构；克里金法；粒子群算法；高密度弱反射光纤光栅传感器；载荷位置识别

0 引言

可重复运载器箭体、飞机机身以及燃料贮箱等属于典型飞行器筒段结构[1-2]，此类结构在服役过程中承受多种载荷作用，如疲劳载荷、外界冲击力等，还有低温、湿度等严苛的外界环境应力载荷。因此，实现针对筒段结构壁面应力、应变等物理参量的实时监测，能够为航空航天器服役安全评估提供技术支撑。……