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摘要:本发明公开了一种基于FBG传感网络的CFRP传动轴疲劳损伤监测方法,利用FBG传感器监测CFRP传动轴疲劳过程,确定了疲劳损伤演化机理,通过剩余刚度‑循环次数曲线对CFRP传动轴在不同疲劳载荷施加条件下的疲劳损伤情况以及剩余使用寿命进行精确预测,对于及时制定CFRP传动轴的检修和维护策略,提高CFRP传动轴在服役期间的可靠性和安全性具有重要意义。
主权项:1.一种基于FBG传感网络的CFRP传动轴疲劳损伤监测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1,对CFRP传动轴进行准静态三点弯曲仿真,获取CFRP传动轴的极限载荷和弹性极限载荷;S2,在CFRP传动轴表面布设FBG传感网络,所述FBG传感网络上设置若干FBG传感器并用于实时获取CFRP传动轴的位移幅值;S3,基于所述极限载荷和弹性极限载荷,设定CFRP传动轴的疲劳载荷施加条件;S4,采用所述疲劳载荷施加条件对CFRP传动轴循环施加载荷,记录不同循环次数下的载荷幅值和位移幅值,整合得到剩余刚度-循环次数曲线,所述剩余刚度为载荷幅值与位移幅值的比值;S5,利用所述剩余刚度-循环次数曲线对CFRP传动轴在不同疲劳载荷施加条件下的疲劳损伤情况以及剩余使用寿命进行预测;所述S1步骤具体为:S11,建立CFRP传动轴管体有限元模型;所述S11步骤中,采用ABABQUS软件构建轴管、加载压头和支撑座的三维几何模型,并在Assembly模块中进行装配,得到CFRP传动轴管体有限元模型;S12,基于有限元模型对CFRP传动轴进行准静态三点弯曲分析,得到载荷-位移仿真曲线;所述S12步骤中,采用ABAQUS内置的复合材料失效准则,对CFRP传动轴进行准静态三点弯曲分析,判定其具体损伤模式类型;S13,基于载荷-位移仿真曲线,得到CFRP传动轴的极限载荷和弹性极限载荷;基于Hashin失效准则,构建复合材料失效准则;所述复合材料失效准则具体包括纤维拉伸失效疲劳准则、纤维压缩失效疲劳准则、基体拉伸失效疲劳准则以及基体压缩失效疲劳准则,且上述四种失效疲劳准则分别用于纤维拉伸损伤、纤维压缩损伤、基体拉伸损伤以及基体压缩损伤四种损伤模式的类型判定;所述S3步骤中,所述疲劳载荷施加条件满足如下关系式: 其中,F疲为实时疲劳载荷,Fmax为最大疲劳载荷,Fmin为最小疲劳载荷,t为测量时刻,且满足Fmax=-δ*F弹性极限,F弹性极限为所述S1步骤中获得的CFRP传动轴的弹性极限载荷,δ为载荷系数。
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