基于激光离散划痕检测技术的膜基系统应力应变特性研究的任务书.docx

基于激光离散划痕检测技术的膜基系统应力应变特性研究的任务书
任务书
一、课题来源与背景
随着科技的不断进步，膜结构在建筑、航空航天、体育馆、展览馆等领域得到越来越广泛的应用。膜结构具有轻质化、高强度、大跨度、美观、施工方便等优点，但同时其初始应力应变特性也存在一定的局限性和不确定性，建议采用检测技术对其结构特性进行实时、高精度的测量，以实现对其性能的精确控制和维护，保证结构的安全可靠性。
目前，国内外学者对膜结构的力学特性、失稳机制以及应力应变分布情况等方面开展了大量的研究，但常规的测量方法（如：富勒线、直角剖面法等）测量难度大，测量结果的可靠性受到某些因素的影响，且测量速度慢，不利于实时监测。因此，一种能够实现实时、高精度测量，且不受环境因素影响的膜结构检测方法被广泛关注和研究。其中基于激光离散划痕检测技术的膜结构应力应变特性研究，已成为目前研究的热点之一。
二、研究目的
本研究旨在通过基于激光离散划痕检测技术的膜基系统应力应变特性研究，实现膜结构应力应变特性的高精度、实时、定量测量，进而为膜结构的设计、施工、使用及维护提供科学依据，提升膜结构的可靠性及使用寿命。
三、研究内容及步骤
1.建立激光离散划痕检测系统的测量模型及算法研究
（1）研究激光离散划痕检测系统的测量原理和技术特点；
（2）建立激光离散划痕检测系统的测量模型；
（3）对激光离散划痕检测系统的测量数据进行分析研究，制定合理的计算和算法方法；
（4）开发膜结构应力应变测量软件。
2.膜结构应力应变特性研究
（1）在实验室/现场构建膜基系统结构；
（2）对膜基系统施加初始张拉力；
（3）通过激光离散划痕检测系统测量膜基系统的应变数据；
（4）对实验结果进行分析和处理，得到膜基系统的应力应变特性。
3.验证和应用研究
（1）将实验测得的数据与常规测量方法测得的数据进行对比和分析验证，检验本研究结果的准确性和可靠性；
（2）将研究结果应用到实际膜结构中，验证测量方法在实际应用中的可行性及其对膜结构的辅助控制、设计、维护等方面的应用前景。
四、工作计划及安排
1.第一年
（1）深入了解激光离散划痕检测技术以及膜结构应力应变特性的研究进展；
（2）建立激光离散划痕检测系统的测量模型及算法研究；
（3）进行实验室实验，初步验证激光离散划痕检测膜结构应力应变的可行性。
2.第二年
（1）进一步优化激光离散划痕检测系统的测量模型和算法；
（2）开展膜结构的跨越式测量，获取大尺度膜结构应力应变数据；
（3）对实验数据进行分析和处理，得到膜基系统的应力应变特性。
3.第三年
（1）将实验数据与常规测量数据进行对比和分析，验证本研究结果的准确性和可靠性；
（2）将研究结果应用到实际膜结构中，验证测量方法的可行性及其对膜结构的辅助控制、设计、维护等方面的应用前景。
五、研究经费
本研究预计需要经费约80万元，主要用于实验室和现场设备采购、人员培训、实验材料等方面的支持。
六、研究工作的成果
本研究期望能够在激光离散划痕检测技术的基础上，实现对膜结构应力应变特性的高精度、实时、定量测量，并将研究成果应用于实际膜结构的设计、施工、使用及维护等方面。具体成果包括：
（1）激光离散划痕检测系统的测量模型及算法；
（2）膜基系统应力应变特性分析方法；
（3）膜结构应力应变测量软件；
（4）研究论文和学术报告。
七、研究团队及分工
本研究团队由建筑工程专业和光学工程专业的研究人员组成，共计6名，其中2名博士、2名硕士及2名本科生。分工如下：
（1）负责激光离散划痕检测系统的测量模型及算法研究，制定计算和算法方法等；
（2）负责膜结构应力应变特性的实验研究及数据分析处理等；
（3）负责研究论文和学术报告的撰写等。