复合材料层合板工程常数的光纤光栅测试与分析

复合材料科学与工程 ›› 2013, Vol. 0 ›› Issue (1): 35-39.

复合材料层合板工程常数的光纤光栅测试与分析

王凯歌^*, 梅志远

海军工程大学船舶与动力学院,武汉430033

收稿日期:2012-03-01 出版日期:2013-01-28 发布日期:2022-03-11
作者简介:王凯歌(1989-),男,硕士研究生,主要从事舰船复合材料结构应用工程的研究。

TESTING AND ANALYZING ENGINEERING PARAMETERS OF THE COMPOSITE LAMINATE USING FIBER BRAGG GRATING

WANG Kai-ge^*, MEI Zhi-yuan

College of Naval Architecture and Power,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China

Received:2012-03-01 Online:2013-01-28 Published:2022-03-11

摘要/Abstract

摘要： 复合材料工程常数的精确测试是合理有效开展复合材料结构力学分析与评估的基础。采用埋入式光纤光栅测试技术对复合材料结构应变特征进行测量,可有效获取复合材料的工程常数,如弹性模量、泊松比等。本文将光纤光栅与引伸计、应变片的单向应变测试结果进行了对比,得出不同测试方法下弹性模量的结果,验证了光纤光栅测试方法的可靠性和有效性。进一步通过在复合材料试件内部分别铺设横向及纵向的光纤光栅,对复合材料试件的泊松比进行了测试,并与应变片的测试结果进行了对比。试验结果表明,光纤光栅相对于应变片测试灵敏度更高,测得的泊松比数值更为稳定。

关键词: 复合材料, 光纤光栅, 工程常数

Abstract: Effective analysis and evaluation of the composite structural mechanics is based on accurate measurement of the composite engineering parameters． By measuring the strain characteristic of the composite structure using the technology of embedded fiber Bragg grating (FBG),the engineering parameters such as elastic modulus and Poisson ratio are obtained． In this paper,the result of the measurement by FBGs is compared with that of extensometer and electrical strain gauges,proving the reliability and availability of FBG． Then the Poisson ratio of the composite specimen is measured by embedded transverse and longitudinal FBGs,the result is compared with that of strain gauges． The comparisons of the results show that FBGs is more sensitive and steady than strain gauges．

Key words: composite, fiber Bragg grating(FBG), engineering parameter

中图分类号:

TB332

王凯歌, 梅志远. 复合材料层合板工程常数的光纤光栅测试与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2013, 0(1): 35-39.

WANG Kai-ge, MEI Zhi-yuan. TESTING AND ANALYZING ENGINEERING PARAMETERS OF THE COMPOSITE LAMINATE USING FIBER BRAGG GRATING[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2013, 0(1): 35-39.

参考文献

[1] 谢怀勤, 卢少微, 王武娟. 固化于CFRP 的光纤布拉格光栅应变传感特性研究[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2006, 38(10):1813-1818.
[2] 卢少微, 谢怀勤, 陈平等. 埋入光纤布拉格光栅传感器的智能碳纤维复合塑料[J]. 吉林大学学报, 2008, (11): 86-89.
[3] 梁磊, 刘德力, 李鹏等. 碳纤维复合材料封装光纤传感器研究[J]. 武汉理工大学学报, 2008, 30(5): 55-57.
[4] 李向华, 袁慎芳, 刘小会, 蒋方云等. 光纤Bragg 光栅用于三维编织复合材料结构的内应变测量[J]. 材料科学与工程学报, 2005, 23(2): 221-225.
[5] T. A. Dawood, R. A. Shenoi, M. Sahin.A procedure to embed fiber Bragg grating strain sensors into GFRP sandwich structures[J]. Composites: Part A, 2007, (38): 217-226.
[6] M. Seaver, S. T. Trickey.Composite Propeller Performance Monitoring with Embedded FBGs[R]. America: NRL, 2006.
[7] 廖延彪. 光纤光学-原理与应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 2010.
[8] 吴朝霞, 吴飞. 光纤光栅传感原理及应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2010.
[9] 李涛, 高兴, 商伟辉, 张淑萍等. 船舶用复合材料的性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2011, (2): 32-35.
[10] 蒋鞠慧, 陈敬菊. 复合材料在轨道交通上的应用与发展[J]. 玻璃钢/复合材料, 2009, (6): 81-85.
[11] 赵琳, 张博明. 基于光纤光栅的复合材料动态称重系统研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2010, (5): 40-43.
[12] 温立志, 张戌社. 光纤FBG 光栅传感测试技术研究及其应用[J]. 石家庄铁道学院学报, 2004, 17(4): 71-74.
[13] 赵海涛, 张博明, 武湛君, 王殿富, 戴福洪等. 光纤光栅智能复合材料基础问题研究[J]. 传感器与微系统, 2007, 26(12): 27-30.
[14] 刘德煜. 用于应变测量的光纤传感器[J]. 桥梁建设, 2003, (2): 70-72.
[15] 常琦, 袁慎芳, 苗苗等. 基于布拉格光纤光栅的碳纤维壁板损伤监测研究[J]. 中国机械工程, 2009, 20(1): 64-68.
[16] 陈宏伟, 李炜. Bragg 光栅传感器在复合材料加工与检测中的应用[J]. 2009, 3(26): 26-28.