光纤传感器在监测RTM固化过程及复合材料健康状况中的应用

本文论述了应用光纤传感器对RTM的固化过程及制品疲劳损伤进行监测的技术方法。研究中 ,采用的增强材料为玻璃布 ,环氧树脂作基体。应用两种光纤应变传感器进行应变测定 ,一种是Bragg光栅 (FBG)传感器 ;另一种是外置式Fabry -perot干涉型 (EFPI)传感器。传感器埋入方向与树脂流动方向垂直或平行。研究结果表明 :垂直埋入的FBG传感器在被固化树脂约束前 ,复观性差。另外 ,还发现FBG和EFPI传感器在冷态下具有良好的准确性。平行埋入的FBG传感器在模塑工艺中表现出良好的复观性。标距为 1mm和 4mm的传感器的应变现象不同。上述结果说明 ,将光纤传感器埋入FRP中 ,光纤传感器的埋入结构和标距对应变测量的精度有影响。利用埋入的光纤传感器进行固化监测 ,然后再循环加载试验 ,测定其内应变。循环加载试验的结果是用FBG传感器测得的应变与粘贴应变片测得的应变具有良好的一致性。本项研究得出的结论是 :通过埋入FBG应变传感器可对RTM成型FRP工艺过程和使用过程中的内应变进行有效地监测。

弯曲力矩对EFPI光纤传感器输出应变的影响

为了确定弯曲力矩对EFPI光纤传感器输出的影响,制作了将光纤传感器埋入其中间层的复合板试件,并对试件进行三点弯曲试验,得到了弯曲力矩与光纤传感器输出应变之间的关系。随后,用显微镜对复合板的横截面进行观察,确定光纤传感器的埋入位置。对光纤传感器的埋入位置偏离复合板中间层的试件,运用有限元应变分析法(FEM)计算其应变值。实验结果表明,当光纤传感器的埋入位置偏离复合板中间层时,光纤传感器的应变大于计算值,说明弯曲力矩影响光纤传感器的测试性能。