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基于FBG傳感技術的復合材料T型加筋板低速沖擊損傷監測

周玉敬; 任明偉; 劉剛; 胡曉蘭; 范廣宏; 益小蘇 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司先進成型技術與裝備國家重點實驗室; 北京100083; 北京航空材料研究院先進復合材料重點實驗室中航工業復合材料技術中心; 北京100095; 廈門大學材料學院福建省防火阻燃材料重點實驗室; 廈門361005; 東華大學先進低維材料中心; 上海201620
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  • 沖擊定位

摘要:針對碳纖維增強樹脂復合材料低速沖擊損傷的實時監測,設計將布拉格光纖光柵(FBG)傳感器埋植在復合材料T型加筋板結構的三角填充區,在線監測復合材料T型加筋板沖擊損傷過程。分別將FBG傳感器埋植于復合材料層合板內部和復合材料T型加筋板的三角填充區,對比FBG傳感器的埋入對復合材料層合板和復合材料T型加筋板力學性能的影響。結果表明,內埋FBG傳感器的復合材料層合板試樣的拉伸強度比未埋植傳感器的層合板試樣降低了約5%,但在FBG傳感器的破壞應變范圍內,FBG傳感器可以準確、實時地監測復合材料的應變信號。將FBG傳感器埋入復合材料T型加筋板的三角填充區,內埋FBG傳感器的T型加筋板樣件壓縮破壞載荷與未埋植的樣件基本一致。通過對比T型加筋板蒙皮上沖擊位置、沖擊能量對FBG傳感器測得的沖擊過程持續時間和最大應變值的影響,表明沖擊過程持續時間隨著沖擊能量增大而延長,最大應變值隨著沖擊距離的增加呈下降趨勢,而最大應變值隨著沖擊能量的增大呈上升趨勢。利用FBG傳感器測得的應變信號可初步實現對復合材料T型加筋板蒙皮沖擊損傷位置及沖擊能量的實時監測。

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復合材料學報

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主管單位:工業與信息化部;主辦單位:北京航空航天大學;中國復合材料學會

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