空間柔性充氣結(jié)構(gòu)分布式光纖裂紋損傷監(jiān)測方法

摘要：空間柔性充氣結(jié)構(gòu)作為一種航天器基本組成單元,在氣閘艙、空間居住艙等領(lǐng)域受到越來越多關(guān)注。針對此類結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的智能辨識,對于目前正在開展的深空與星際探測具有重要意義。為此,本文提出了一種基于分布式光纖傳感器的空間充氣結(jié)構(gòu)裂紋損傷實時監(jiān)測技術(shù)。借助ANSYS有限元分析方法,數(shù)值模擬得到含裂紋損傷的充氣結(jié)構(gòu)模型在不同內(nèi)壓載荷作用下的應(yīng)變響應(yīng)與分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,通過由芳綸編織而成的柔性充氣結(jié)構(gòu)表面布置分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò),實時采集不同位置與程度損傷對應(yīng)的表面應(yīng)變分布與變化信息。提取能夠表征結(jié)構(gòu)裂紋特征的辨識參量,建立光纖傳感器應(yīng)變響應(yīng)差值與裂紋損傷長度之間的關(guān)系模型,實現(xiàn)裂紋損傷區(qū)域定位與損傷長度識別。研究結(jié)果表明,本文所提方法具有非視覺測量、實時性好以及多種功能復(fù)用等優(yōu)點,能夠為未來空間柔性充氣結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)辨識與在軌快速維護提供技術(shù)支撐。