用于FRP固化在线监测的光纤微弯压力传感器

无论在军事还是航空航天领域,光纤传感器都是一种极具应用前景的智能化监测手段。目前,将光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的监测的研究是一个热点。但由于大多数光纤传感器监测固化过程成本较高,所以还没有被广泛的应用于实际生产当中。开发了一种新型的低成本、高灵敏度、易操作的光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的在线监测。光纤传感器的设计基于光纤微弯损耗原理,其监测的直接目标参量为增强纤维所构成的网络所承担的压力变化,可以进而通过Gutowski的树脂流动/纤维变形理论间接得出对于固化过程中的几个关键参量。给出了这种压力传感器的设计制作方法,测定该种传感器在静态和动态下的压力-光损耗响应曲线,分析了该传感器对环境温度与折射率变化的响应。完成了利用微弯压力传感器进行纤维增强复合材料在热压釜中固化成型过程的在线监测实验,获得了良好的结果。

细长压杆失稳问题中“微弯状态”的讨论

对细长压杆失稳问题中"微弯状态"进行讨论,用微弯压力值与临界压力值之差为轴向位移趋近于零的非零无穷小的观点解释微弯状态与直线状态的本质区别,在微弯状态下严格推导了临界压力值表达式和最大挠度的表达式,获得了微弯状态下的压力值参数与压杆两端截面形心间产生的轴向位移参数关系曲线和微弯状态下的压力值参数与最大挠度参数关系曲线.

关于细长压杆临界力的讨论

以两端铰支细长压杆为例,考虑轴向位移的边界条件,通过建立微弯平衡状态下的挠曲线方程确定了微弯压力.将微弯状态的挠曲线退化成直线,即压杆对应的直线平衡状态,计算推演了最小临界压力,进而讨论了最小临界力与微弯压力的区别.对压杆施加扰动,讨论了压杆非最小临界力与给予压杆扰动的稳定性关系.结果表明,微弯压力值只有在轴向位移无限趋近于零时,才会接近最小临界压力值;对细长压杆来说,在扰动下,非最小临界压力会导致挠度无限增大,因此只有最小临界力才具有实际意义.