结构全寿命安全保障体系及集成研究

论文题目: 结构全寿命安全保障体系及集成研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 工程力学

作者: 冯谦

导师: 郭万林

关键词: 全寿命安全保障,结构寿命指针,总线,时间触发,端口扩展,全机试验,微器件

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 结构的安全性一直是工程中普遍关心的重要问题,结构强度学逐渐发展到疲劳断裂统一理论,结构安全保障手段已向多方法、微小化、网络化和全寿命在线保障与监测发展,建立全寿命安全保障系统,涉及材料、机械、力学、电子等学科的交叉融合。随着MEMS (MicroElectroMechanical System)加工尺度向下发展,微器件中一些被忽略的物理效应逐渐发挥作用,因此本文还在这方面展开研究。全文主要研究内容与成果如下:(1)充分考虑实验室试验载荷与实际服役载荷的差异,将能更准确地预测结构的寿命。在结构全寿命安全保障架构下,发展了结构寿命指针技术,通过实时监测结构危险部位所受的载荷,在线分析损伤演变,预测结构的剩余寿命,实施结构的寿命监测。利用现场总线组成寿命监测网络,可实现大型结构的寿命指针网络。为满足结构安全保障中信号处理的需求,研制和发展了几种信号放大器。(2) CAN (Controller Area Network)总线技术实时性好,性价比高,但这种事件触发型现场总线网络利用率较低,针对CAN总线在分布式系统中的应用,利用微控制器的硬件定时器,结合软件编程,提出了一种CAN总线的时间触发调度方法。以该方法进行数据传输时的总线利用率和传输误码率的实验研究表明,该方法可大幅提高CAN总线的网络利用率。(3)通过控制电磁模拟开关的状态,结合程控仪表放大器,实现了一种柔性化电桥配置技术。针对自动化测量与控制系统中对大量控制端口的需求,采用可编程逻辑器件,将它编程为移位寄存器组、锁存器组、地址选择逻辑三个功能模块,实现了一种总线式控制端口扩展技术。总线式控制端口扩展技术通过内置的芯片地址选择逻辑,利用多个控制端口扩展模块组成总线式网络,可获得大量控制端口。(4)结构安全保障离不开强度试验技术的发展,目前的全机试验数据采集系统以集中或集散式系统为主,且不易扩大采集规模。分别基于现场总线和以太网技术,研制了用于全机试验的分布式数据采集单元,并简要分析了两种类型网络通信的时间延迟,讨论了网络结构。(5)近年来微机电系统(MEMS)引起了研究者广泛的兴趣,随着两个物体间距离的逐渐减小,物体原子群体的范德华力整体表现为物体间可观测的相互作

论文目录:

1 第一章绪论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 第二章结构全寿命安全保障与寿命指针

2.1 引言

2.2 结构全寿命安全保障

2.3 结构寿命指针技术

2.4 本章小结

3 第三章微弱信号放大技术

3.1 引言

3.2 信号放大器的设计方案

3.3 放大器的测试与分析

3.4 本章小结

4 第四章柔性化电桥配置及端口扩展

4.1 引言

4.2 柔性化电桥配置技术

4.3 柔性化电桥配置的应用

4.4 控制端口扩展方法

4.5 本章小结

5 第五章 CAN 总线的时间触发调度

5.1 引言

5.2 CAN 总线时间触发调度需求及其实现方法

5.3 时间触发调度实验

5.4 本章小结

6 第六章全机试验系统中的数据采集

6.1 引言

6.2 具有现场总线接口的全机试验通用节点单元

6.3 具有以太网接口的应变采集单元

6.4 全机试验网络结构分析

6.5 本章小结

7 第七章 CASIMIR 效应对微器件的影响

7.1 引言

7.2 CASIMIR 力对微加速度计的影响

7.3 CASIMIR 力对薄膜结构稳定性的影响

7.4 本章小结

8 第八章全文总结与展望

8.1 本文的主要工作和创新点

8.2 后续工作展望

9 参考文献

10 致谢

11 在学期间的研究成果及发表的论文

发布时间: 2006-09-05

结构全寿命安全保障体系及集成研究

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