空间环境铝合金板结构热属性光纤监测技术研究.pdf

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1、108上海AEROSPACE航天SHANGHAI第34卷2017年第3期文章编号：10061630(2017)03—0108—08空间环境铝合金板结构热属性光纤监测技术研究周林1，曾捷1，李钰2，李志慧2，郭晓华3，龚晓静4，王珂2，梁大开1(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，江苏南京210016；2．上海卫星装备研究所，上海200240；3．中航工业金城南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室，江苏南京211106；4．图卢兹大学法国国家科学研究中心航空结构实验室，法国图卢兹)摘要：针对空间结构受热循环载荷作用而影响航天器功能与安全的情况，

2、采用温度补偿方法，对基于分布式光纤传感器的板结构热应变和热变形测量技术进行研究，提出了一种基于光纤应变转换矩阵的铝合金板热膨胀系数计算方法，考虑了材料横向应变对结构热膨胀系数测量精度的影响，可为各向异性复合材料构件多方向热膨胀系数测量提供理论支持。研究表明：温度一70～100℃范围内，铝合金板所受热应变引起光纤光栅中心波长偏移量约462．4pm，中心波长偏移量与温度的相关系数约0．999；在温度i00℃热载荷作用下，铝合金板在横、纵向变形量均约0．75mm；铝合金板热膨胀系数随温度变化呈现非线性，低温下不能将铝合金材料热膨胀系数近似为常数。研究为后续航天器空间服役状态在轨监测提供

3、参考。关键词：空间环境；热循环载荷；铝舍金板；光纤光栅；应变转换；热应变；热变形；热膨胀系数中图分类号：TN253文献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki．1006一1630．2017．03．015MonitoringTechnologyofThermalPropertiesofAluminumAlloyPlateStructureunderSpaceEnvironmentBasedonFiberOpticZHOULinl，ZENGJiel，LIYu2，LIZhi—hui2，GUOXiao—hua3，GONGXiao—jin94，WANGKe2。I。IANGDa—ka

4、il(1．StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，Jiangsu，China；2．ShanghaiInstituteofSpacecraftEquipment，Shanghai200240，China；3．AviationKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAeroElectromechanicalSystemIntegration，Nanj

5、ingEngineeringInstituteofAircraftSystems(Jincheng)AVIC，Nanjing211106，Jiangsu，China；4．FrenchNationalCenterforScientificResearch，Universit6deToulouse．T0ulouse．France)Abstract：Aimingatthesituationthatthermalcycleloadeffectactsonspacestructureandaffectsthefunctionandsafetyofspacecraft，withtempera

6、turecompensationmethod，measuringtechnologyoftheplatestructurethermalstrainanddeformationbasedondistributedfiberopticalsensorswascarriedout．Additionally．analuminumalloyplatethermalexpansioncoefficientcalculatingmethodbasedfiberopticalstraintransfermatrixwasproposed，whichnotonIyhelpedeliminatin

7、gtheinfluenceofmaterialtransversestrainonmeasuringprecisionofstructurethermalexpansioncoefficient．butalsoprovidedtheorysupportformultidirectionalthermalexpansioncoefficientmeasurementofanisotropiccomposite．Thisresultshowswhentemperatureranges