技术特征：
1.一种监测静载荷作用下断裂失效过程的变灵敏度光纤光栅传感器，其特征在于，所述的变灵敏度光纤光栅传感器包括两端用于夹持固定的支座，及位于两个固定支座之间的钢管、弹簧、活塞以及光纤光栅；所述钢管的一端固定在第一个固定支座上，另一端部内侧塞入活塞；所述弹簧置于钢管内部，弹簧的一端与上述钢管和固定支座相连的一端固接，另一端与嵌于钢管内部另一端的活塞固接，活塞未受力时为弹簧的初始长度，在活塞弹出钢管时介入工作；所述活塞通过其自身与钢管内壁的约束力嵌于钢管内部，中间带有通线孔，用于通过光纤，并且在其通线孔处与光纤胶结，作为光纤光栅一端的支点；所述光纤光栅的另一端与第二个固定支座固结，作为其第二个支点，使两个支点内的fbg珊区对结构表面进行变形监测。2.根据权利要求1所述的一种监测静载荷作用下断裂失效过程的变灵敏度光纤光栅传感器，其特征在于，所述钢管的尺寸可根据被监测对象的变形特性进行调整。3.根据权利要求1所述的一种监测静载荷作用下断裂失效过程的变灵敏度光纤光栅传感器，其特征在于，所述弹簧的尺寸及劲度系数可根据所设计传感器的量程进行调整。4.一种权利要求1
‑
3任一所述的监测静荷载作用下的变灵敏度光纤光栅传感器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：一种监测静荷载作用下的变灵敏度光纤光栅传感器的使用方法，包括以下步骤：s1：对待测结构物受静荷载作用下运用有限元软件建立模型并进行受力分析，模拟工程中常见结构开裂状况；s2：选取结构表面应变影响较强及发生断裂的区域，提取应变数据；s3：分析弹性阶段至断裂阶段应变数据的变化范围，依据各阶段变形特性对传感器的量程进行设计并制作部件；设置以下物理量：令钢管段长度为l
s
；光纤光栅段初始长度l
f
，当光纤光栅段受拉后长度变化大小为
△
l
f
；光纤光栅的许用应变为[ε]；弹簧的劲度系数为k；活塞弹出时所受拉力f；光纤光栅达到许用应变[ε]时所受拉力为f
max
；弹簧伸长量为f/k；考虑到光纤光栅的许用应变[ε]，设定系数α，根据使用条件确定系数α大小，从而调节活塞弹出的时机；当光纤光栅的应变达到α[ε]时，达到活塞与钢管内壁的临界约束力；当监测结构弹性变形阶段小变形的条件下，活塞未弹出，光纤光栅的应变测量具有较高灵敏度，传感器的量程大小为
△
l＝(l
s
+l
f
)
×
α[ε]；当监测结构断裂失效引起大变形时，活塞弹出弹簧介入工作的大变形(位移)条件下，其传感器量程大小为
△
l＝(l
s
+l
f
)
×
[ε]+f
max
/k；s4：将传感器的一端连接光纤跳线，按照预计位置布设传感器，将两支座粘贴至待测结构物表面，光纤与结构表面平行无接触且保证光线的珊区处于预拉伸状态，接入光纤解调仪中，对结构受静荷载下从弹性变形至断裂过程进行监测。5.根据权利要求4所述的监测静荷载作用下的变灵敏度光纤光栅传感器的使用方法，其特征在于，所述的设定系数0<α<1。
技术总结
本发明提供一种监测静载荷作用下断裂失效过程的变灵敏度光纤光栅传感器及使用方法，属于结构健康监测技术领域。所述传感器包括钢管；弹簧；活塞；光纤光栅及固定支座。该发明用于监测结构断裂失效的完整过程，即包括失效前弹性阶段及超过极限载荷后的断裂所引发的应变(位移)突然放大，通过活塞、钢管与弹簧之间的组合关系来实现这种监测目的，本发明实现了用一个传感器对静荷载作用下结构物断裂失效过程的完整测量，在小应变时应变灵敏度放大，大应变以致断裂时量程放大。本发明结构设计简单，使用方便，适用性强，在结构健康监测领域具有良好的应用前景。有良好的应用前景。有良好的应用前景。
技术研发人员：贾子光 马广达 李冶天
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2021/12/13