光纖光柵傳感器應(yīng)用于復(fù)合材料損傷監(jiān)測(cè)的研究.pdf

1、復(fù)合材料具有優(yōu)異的比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞性能和耐久性,已用于建筑材料、汽車、高鐵、航空航天等領(lǐng)域。然而由于厚度方向沒(méi)有增強(qiáng)體,所以復(fù)合材料對(duì)損傷非常敏感。高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷檢查和持續(xù)監(jiān)測(cè)有重要意義。將光纖光柵傳感器(FBG)內(nèi)置于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè),同時(shí)具有成本低、不受電磁干擾、能監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部變化等特點(diǎn),是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。研究FBG傳感器埋入復(fù)合材料結(jié)構(gòu)并對(duì)于復(fù)

2、合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有非常重要的意義。
　　 本文對(duì)熱壓罐成型時(shí)埋入復(fù)合材料的光纖的引出及保護(hù)方式進(jìn)行了研究,針對(duì)熱壓罐成型工藝研究了端面引出和表面引出兩種引出方式,解決了光纖引出保護(hù)問(wèn)題。采用光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡對(duì)埋入光纖后的復(fù)合材料截面進(jìn)行觀察。通過(guò)對(duì)埋入光纖的碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果表明光纖埋入后對(duì)復(fù)合材料的拉伸和彎曲性能有一定影響。光纖直徑對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能也有一定影響,隨著光纖直徑的減小,其對(duì)復(fù)合材料

3、的力學(xué)性能的影響也較小。光纖埋入復(fù)合材料的厚度位置不同,其對(duì)復(fù)合材料的彎曲性能影響也不同。光纖埋入的位置越靠近中心層位置,對(duì)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度影響越大。
　　 對(duì)埋入光纖光柵傳感器后的碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料進(jìn)行拉伸性能測(cè)試,結(jié)果顯示FBG傳感器可以準(zhǔn)確反映材料內(nèi)部應(yīng)變的變化趨勢(shì)。將光纖光柵傳感器分別粘貼和埋入復(fù)合材料進(jìn)行拉伸測(cè)試,觀察應(yīng)變.波長(zhǎng)變化關(guān)系,結(jié)果表明粘貼在表面的光纖光柵傳感器波長(zhǎng)漂移量更大,說(shuō)明其靈敏度要大于埋在內(nèi)