基于布拉格光纤光栅的铝合金应力腐蚀裂纹扩展监测技术

为监测装备服役过程中应力腐蚀裂纹扩展,以预制裂纹的高强度铝合金双悬臂试样为研究对象,对应力腐蚀裂纹扩展开展研究。首先,阐述了应力腐蚀裂纹扩展机理,通过Matlab仿真确定了试样应力腐蚀裂纹扩展尖端x方向、y方向应变与裂纹长度关系为线性关系;采用Abaqus有限元仿真进一步确定了裂纹扩展尖端应力集中区域,确定出布置光纤距裂纹尖端为10和15 mm;针对布拉格光纤光栅应力腐蚀裂纹扩展感知技术进行研究,确定出光栅温度补偿模型;最后,对腐蚀裂纹扩展中布拉格光纤光栅传感器进行标定裂纹长度与布拉格光纤光栅传感器波长变化量之间的关联关系,结果表明裂纹长度与波长变化量相关性分别为R^(2)=0.9893、R^(2)=0.9870;在海南万宁搭建了户外暴露试验系统,通过组网实现铝合金应力腐蚀裂纹扩展原位监测,监测数据表明在采用温度补偿后,靠近裂纹尖端10 mm布置的传感器测量误差仅2.61%,监测结果可为装备的服役提供数据支撑。