钢材的应用极其广泛,在制造业、建筑业、机械工业、海洋工业、航空航天业等领域都发挥着不可替代作用。在大型钢结构中,悬臂梁结构及其焊接结构也应用广泛,焊接的悬臂梁结构在自升式钻井平台、塔吊及大型建筑中也很常见。焊接结构由于其自身的不稳定性和悬臂梁结构受各种的载荷影响及弯矩、扭矩的作用,很容易产生形变,进而产生裂缝,从而造成结构的不稳定及事故的发生。因此对裂缝的检测和对悬臂梁形变的检测显得尤为重要。常见的对裂缝检测和对悬臂梁自由端位移变化检测的方法有直接观察法、应变片检测法、电磁式传感器检测法等,传统的方法及传感器受人为测量失误及电磁信号等影响,检测效果并不理想。光纤光栅传感器具有体积小、受电磁干扰性小、化学性能稳定、传输容量大、可分布式测量等优势,能更好的实现对微小裂缝及形变的检测。因此,本文提出基于光纤光栅对钢板焊接裂缝和悬臂梁结构进行检测分析与研究。本文的主要研究内容及成果如下:(1)基于耦合模理论,对光纤光栅的基本理论及传感特性进行分析,并对多种光纤光栅进行了Matlab图谱仿真及特性分析;(2)采用ANSYS有限元分析法建立模型,对预制裂缝的钢板和悬臂梁结构进行模型分析,得出等效应力图、等效应变图和位移变化图,并进行了相应的分析和研究,发现裂缝尖端在继续受到力的作用时存在裂缝扩展的趋势,悬臂梁结构自由端受力会对结构整体产生形变作用;(3)搭建基于光纤光栅的焊接钢板和悬臂梁结构实验系统,将光纤光栅与钢板裂缝之间以不同角度进行搭建,通过光纤光栅中心波长处幅值的变化,研究光纤光栅中心波长与裂缝变化方向和裂缝宽度之间的关系。测量悬臂梁结构的自由端受力点位移变化,通过理论分析与实验测量相结合的方法,研究光纤光栅传感器应用于悬臂梁结构自由端微小位移变化的检测。通过以上两组实验,可得出光纤光栅传感器能够对裂缝方向、宽度及悬臂梁自由端微小位移进行检测。