横向传感的光子晶体光纤结构优化分析与设计

论文摘要

光子晶体光纤传感器具有众多优良的传感特性和设计灵活性,在国内外桥梁检测中得到突飞猛进的发展,可以通过改变光纤晶体光纤横截面结构参量如孔距孔径提高检测灵敏性。主要进行了如下工作：1.对国内外光纤传感器在桥梁检测中的应用做了综述,介绍了光纤传感器的优良的传感特性,论述了横向应检测系统的原理,介绍光纤传感器的分类。2.介绍结构优化理论,介绍ANSYS优化设计设计步骤、优化方法和优化工具。3.本文对横向应力下的光子晶体光纤横截面进行有限元分析,建立光子晶体光纤横截面的参数化建模,利用ANSYS优化模块进行横截面优化设计,采用零阶方法执行优化循环得到光子晶体光纤的优化截面。对有限元优化结果进行分析,得到光子晶体光纤截面主要参数的优化取值范围。4.研究光纤光栅传感器的封装技术。设计将封装的光子晶体光纤埋入坝体的模型加载破坏试验,测量结果与电阻应变片测量结果进行对比。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.1.1 光纤传感器在国外的发展与研究现状
• 1.1.2 光纤传感器在国内的发展与研究现状
• 1.2 研究方法与内容
• 1.2.1 研究方法
• 1.2.2 研究内容
• 第二章 结构优化理论
• 2.1 优化方法
• 2.2 优化设计
• 2.2.1 优化设计理论
• 2.2.2 结构优化设计原理
• 2.3 ANSYS结构优化理论
• 2.3.1 ANSYS结构优化原理
• 2.3.2 ANSYS优化方法和优化工具
• 2.3.3 ANSYS优化设计步骤
• 2.4 小结
• 第三章 光子晶体光纤（PCF）有限元参数化模型的建立
• 3.1 光子晶体光纤（PCF）介绍
• 3.1.1 光纤
• 3.1.2 光子晶体光纤（PCF）
• 3.1.3 研究对象
• 3.2 光子晶体光纤（PCF）截面
• 3.3 光子晶体光纤（PCF）截面参数化模型建立过程
• 3.3.1 有限元法基本思想
• 3.3.2 光子晶体光纤（PCF）截面模型单元选取
• 3.3.3 光子晶体光纤（PCF）有限元参数化模型的建立
• 3.3.4 光子晶体光纤（PCF）优化模型截面形式和设计变量的选取
• 3.3.5 光子晶体光纤（PCF）优化模型目标函数和约束条件的选取
• 3.4 ANSYS几何建模中的关键问题
• 3.5 小结
• 第四章 光子晶体光纤（PCF）截面的优化设计和分析
• 4.1 5层空气孔的光子晶体光纤（PCF）横截面优化分析
• 4.1.1 5层空气孔的光子晶体光纤（PCF）优化模型
• 4.1.2 5层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化
• 4.1.3 5层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化分析
• 4.2 6层空气孔的光子晶体光纤PCF的横截面优化分析
• 4.2.1 6层空气孔的光子晶体光纤（PCF）的优化模型
• 4.2.2 6层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化
• 4.2.3 6层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化分析
• 4.3 7层空气孔的光子晶体光纤PCF的横截面优化分析
• 4.3.1 7层空气孔的光子晶体光纤（PCF）优化模型
• 4.3.2 7层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化
• 4.3.3 7层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化分析
• 4.4 8层空气孔的光子晶体光纤PCF的横截面优化分析
• 4.4.1 8层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化模型
• 4.4.2 8层空气孔的光子晶体光纤（PCF）截面的优化
• 4.4.3 8层空气孔的光子晶体光纤（PCF）的优化分析
• 4.5 小结
• 第5章 光子晶体光纤传感器的应用
• 5.1 引言
• 5.2 传感器优化布置
• 5.2.1 传感器优化布置基本原则
• 5.2.2 传感器优化布设方法
• 5.2.3 传感器测点布置
• 5.2.4 传感器布设工艺
• 5.3 光纤传感器的封装
• 5.4 传感器试验方案
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集