光纖光柵傳感器應用于復合材料損傷監(jiān)測的研究.pdf

1、復合材料具有優(yōu)異的比強度、比剛度、抗疲勞性能和耐久性,已用于建筑材料、汽車、高鐵、航空航天等領域。然而由于厚度方向沒有增強體,所以復合材料對損傷非常敏感。高效的無損檢測技術對于復合材料結構損傷檢查和持續(xù)監(jiān)測有重要意義。將光纖光柵傳感器(FBG)內(nèi)置于復合材料結構中,可以實現(xiàn)復合材料結構的實時健康監(jiān)測,同時具有成本低、不受電磁干擾、能監(jiān)測結構內(nèi)部變化等特點,是復合材料結構無損檢測技術的重要發(fā)展趨勢。研究FBG傳感器埋入復合材料結構并對于復

2、合材料結構進行監(jiān)測具有非常重要的意義。
　　 本文對熱壓罐成型時埋入復合材料的光纖的引出及保護方式進行了研究,針對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問題。采用光學顯微鏡及掃描電鏡對埋入光纖后的復合材料截面進行觀察。通過對埋入光纖的碳纖維復合材料進行靜態(tài)力學性能測試,結果表明光纖埋入后對復合材料的拉伸和彎曲性能有一定影響。光纖直徑對復合材料的力學性能也有一定影響,隨著光纖直徑的減小,其對復合材料

3、的力學性能的影響也較小。光纖埋入復合材料的厚度位置不同,其對復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,對復合材料的彎曲強度影響越大。
　　 對埋入光纖光柵傳感器后的碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料進行拉伸性能測試,結果顯示FBG傳感器可以準確反映材料內(nèi)部應變的變化趨勢。將光纖光柵傳感器分別粘貼和埋入復合材料進行拉伸測試,觀察應變.波長變化關系,結果表明粘貼在表面的光纖光柵傳感器波長漂移量更大,說明其靈敏度要大于埋在內(nèi)