薄壁结构件广泛应用于航空航天、船舶、汽车等行业,如飞机机翼、卫星太阳能板、舰船甲板、火箭推进器壳体等均为薄壁结构件,其变形检测技术是各类高端机械装备结构健康监测与故障诊断的关键技术之一,具有广泛的工程应用前景。目前,基于光纤光栅传感技术的薄壁结构件的应变检测与变形重构是该领域重要的研究方向之一。针对薄壁结构件形态变化实时感知与重构的技术要求,本文首先设计了一种光纤光栅应变增敏传感器应用于薄壁结构件变形时的应变检测;然后,建立了基于分布应变信息的薄壁结构件变形重构算法;最终,构建了基于应变-变形的薄壁结构件变形检测系统。论文所做的主要研究工作与贡献如下:(1)针对传统光纤光栅应变传感器难以满足薄壁结构件变形重构对应变测量精度的高要求,通过对光纤光栅应变传递原理的分析,设计了一种基于杠杆结构增敏原理的光纤光栅应变传感器。结合理论与实验,对该传感器的传感特性进行研究,结果表明该传感器的应变灵敏度是传统直接粘贴式光纤光栅应变传感器的5~6倍,其应变测量精度与稳定性远高于裸光纤光栅,能够满足薄壁结构件变形过程中的应变检测要求。(2)针对薄壁结构件的结构特点与变形特征,结合弹性力学理论与有限元分析方法,建立了薄壁结构件应变与变形之间的映射关系,实现了分布应变到薄壁结构件连续曲率信息的数学转化;分析并改进了切角递推算法,并将其扩展为二维曲率递推算法,从而利用连续曲率信息构建薄壁结构件变形状态。通过仿真对比分析证明了该算法在薄壁结构件变形检测上的有效性。(3)搭建了薄壁结构件变形检测实验平台,通过分布布置改进的光纤光栅应变增敏传感器,对薄壁结构件不同位置的二维应变信息进行检测,继而利用推导的二维曲率递推算法对薄壁结构件进行变形重构。利用激光位移传感器与有限元仿真对重构算法的有效性进行验证。结果表明,二维曲率递推算法能够准确的重构薄壁结构件的变形,最大误差不超过6%。基于光纤光栅分布传感的薄壁结构件应变检测与变形重构技术具有良好的工程应用价值。