基于高阶Cauchy-Born准则的平面应变梯度结构监测理论研究.pdfVIP

第43卷第24期山西建筑Vol.43No.24

•30•2017年8月SHANXIARCHITECTUREAug.2017

文章编号：1009-6825(2017)24-0030-03

基于高阶Cauchy-Bom准则的平面应变梯度结构监测理论研究+

吕娜侯东昌孙玉周

(中原工学院建筑工程学院，河南郑州4500〇7)

摘要:应用高阶Cauchy-Bom准则，通过建立新旧坐标系下平面矢量的坐标转换公式,推导新坐标系下应变梯度的关系式，为应

变梯度传感器的应用提供了理论基础,为结构监测提供了新方法。

关键词:结构健康监测，光纤光栅传感器，应变梯度，高阶Cauchy-Bom准则

中图分类号:TU196文献标识码:A

〇引言式，为应变梯度传感器的使用提供理论基础

近年来，随着我国土木工程的繁荣发展，工程结构的健康监1Cauchy-Born准则

测问题成为一项越来越重要的研究。智能结构健康监测技术将在结构变形中建立坐标系如图1所示，x=(z，r)表示原始

先进传感技术与被测结构本身特性相结合，实现对结构服役状参考构形,x=Uy，)表示当前构形。结构从平面到曲面的变形映

态、损伤程度的监测以及对损伤位置的判定[1]。在用于监测结构射由：《；=4Z)定义，其一阶和二阶变形梯度为：

健康的传感器领域中，光纤光栅传感器发展迅速，广泛应用于土

F(i,l)=^MU,K)(1)

木工程结构健康监测中。目前，光纤光栅已经用来做成位移、应

变、温度传感器，并且已相当成熟，而光纤光栅应变梯度传感器还其中“=1，2;/,X=1，2。

处于探索阶段，虽然有人提出应变梯度传感器，但现在还没有发将一阶变形梯度F进行展开，形式如下：

现关于光纤光栅应变梯度传感器得以实际应用的报道。厂a%dxl

dxd_r^n^12I

光纤光栅传感器质量轻、体积小，具有性能稳定、多参数测F(2)

：dX：f22\

量、分布测量等优点，光纤光栅传感器的无电磁干扰、可测量多种

LaxdYA

信号、易于分布埋人结构和构成网络等特性，使其成为能够用于

长期结构监测的理想传感元件[1]。这为开发新型传感器提供了

可能。

大量疲劳试验表明，结构在其使用期限内70%的损伤始于