适于高温压力管道表面应变监测的光纤光栅应变片技术研究

为监测高温压力管道表面应变的快速变化,在制作耐300℃高温光纤光栅基础上,设计了1种适于高温环境下压力管道表面应变检测的光纤布拉格光栅应变片,该光纤光栅应变片选用3只聚酰亚胺涂覆层光纤布拉格光栅和高温恒弹合金基底,经高温粘接工艺进行封装,适用于压力管道二维表面高温应变检测。采用等强度悬臂梁方法,对封装好的高温光纤光栅应变片进行了高温性能和应变性能实验测试,验证了高温光纤光栅应变片的工作性能,给出了高温管道光纤光栅应变片监测系统的技术方案。     

内埋光纤光栅碳纤维增强复合材料层压板力学性能及拉伸应变监测

将不同数量的光纤光栅埋植于复合材料层压板层间部位,研究了光纤光栅的埋植数量对层压板拉伸和压缩性能的影响及光纤光栅埋入对层压板层间结构的影响。此外,利用埋植在层压板内部的光纤光栅监测了层压板在拉伸过程中的应变变化,并与应变片监测结果进行了对比。试验结果表明,当在复合材料层压板中沿纤维方向埋入光纤光栅时,复合材料0°拉伸强度和模量略有降低。而当光纤光栅垂直于纤维方向埋入复合材料内部时,复合材料的90°拉伸强度和模量略有提高。对于压缩性能而言,由于光纤光栅在压缩过程中发生脆断,在复合材料内部产生损伤源,导致复合材料压缩强度有所降低,但当光纤光栅埋植数量较小时,对压缩模量的影响较小。层间形貌的显微观察结果表明,光纤光栅沿纤维方向埋入复合材料内部,在光纤光栅周围未形成树脂富集区,反之则将出现明显的富树脂区。     

轮胎帘线/橡胶复合材料弹性常数的测试研究

以复合材料的微观力学理论和宏观力学理论为基础,探讨了轮有限元分析用帘线／橡胶复合材料弹性常数的测试。对哈尔平－蔡方程式、高夫－汤哥拉方程式和赤垢以－平野方程式在简化为单层横向同性体帘线／橡胶复合材料弹性常数（纵向弹性模量E1、横向弹性模量E2、面内剪切模量G12、主泊松比μ12和次泊松比μ21）计算中的应用进行了分析探讨,提出用钢丝帘线模截面积变化率来表征钢丝帘线的泊松比μc,并推荐用同固结法测试μc。可用激光散斑法、云纹法（配合微机图像处理技术）和轨道剪切法测试不同的钢丝帘线／橡胶复合材料弹性常数,对μ12大于1的现象进行了讨论。     

3D打印成型的尼龙11力学性能变化及先进测试方法

尼龙11(PA11)在3D打印成型后有良好的力学性能,是理想的计算机辅助设计(CAD)性能验证手段。3D打印工艺对材料力学性能的改变是关注热点,以PA11为原料,通过3D打印机激光选区烧结(SLS)成型后,分别通过应变片、动态振动及非接触全场应变等测量方法准确测量3D打印成型后的PA11材料的力学性能中的弹性模量E和泊松比μ,分析PA11材料在3D打印成型工艺下相对于注塑工艺由于致密性下降,从而改变了力学性能,弹性模量表现为下降而泊松比表现为增大。无损的动态振动测量和非接触全场应变测量相比常规应变片测量能获得更多数据,且试验误差均比常规应变片测量方法的结果小,是近年来的测试发展新方向。     

光纤光栅传感器在道路测试及工程应用的研究进展

路面结构内部温度、湿度、应力和应变等参数的测试一直是道路测试领域的重点和难点,随着光纤光栅传感技术的发展,为道路测试领域提供了新方法;为了论证光纤光栅传感技术在道路测试领域的可行性,介绍了光纤光栅传感系统的基本结构,从温度和应变传感器基本原理出发,综述了光纤光栅传感器的室内探索性研究和在实际路面温度和应变测试的成果.最后介绍了光纤光栅传感器在其他工程,包括桥梁、隧道及机场跑道中的应用情况,并分析了光纤光栅在道路测试工程中推广使用所面临的困难和发展方向.     

浅析几种应变测量装置测试复合材料拉伸性能的差异

应变测量是复合材料力学性能测试中的关键环节,不同应变测量装置测量原理不同,各具优缺点。设计复合材料拉伸试验比较3种应变测量装置测试拉伸断裂应变与泊松比的测量结果。通过单因素方差分析与不确定度评定,对电阻应变计、电子引伸计和视频引伸计的测量结果进行比较,结果显示,对于拉伸断裂应变测试,电阻应变计的测试值偏低,并与其他2种应变测量装置的测试结果存在显著性差异。3种应变测量装置测量泊松比的不确定等级相近,但电子引伸计精度要高于电阻应变计和视频引伸计。     

基于FBG传感器的碳纤维复合材料内部热应变监测

将光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,简称"FBG")传感器分别埋入单向板和平纹机织层压复合材料中,采用Sm125型光纤光栅解调仪测试两种复合材料在20~100℃温度范围内的内部热应变,分析单向板和平纹机织层压复合材料在仅受温度作用下内部热应变变化特征。结果表明,FBG传感器可以准确测量复合材料内部热应变变化;单向板和平纹机织层压复合材料的内部热应变均随温度升高而增大;织物结构影响复合材料内部热应变,且同一温度点,平纹机织层压复合材料内部热应变较单向板大。     

实验分析疲劳累计损伤分段函数表示法的合理性

加工带有半圆形缺口的平板试件,采用应变片对材料局部进行应变监测,通过轴向高周疲劳试验,研究了缺陷试件弹性模量损伤特性。结果表明:直至缺陷根部应力集中位置出现裂纹前弹性模量并无明显变化。这一结论与光滑试件所得结论存在差异,对造成差异原因进行简单分析,最终得到疲劳损伤过程存在明显阶段性的结论,为疲劳损伤历程的分段函数表示提供了实验参考。     

光纤光栅在先进复合材料固化成型研究中的应用

先进树脂基复合材料被广泛应用于航空航天领域。热压罐成型工艺是复合材料结构件首选成型工艺之一,但存在效率低、成本高等问题,并且在成型过程中产生的固化应变会影响制件成型质量,通过光纤光栅传感器在线监测应变/应力参数对于制定合理工艺规程、提高制件品质具有重要作用。本文详细介绍了热压罐成型中光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感解决方案,综述了近年来基于光纤光栅传感器在线监测的复合材料固化成型研究进展。并结合国内外研究现状,对光纤光栅在线监测的应用前景及亟待解决的问题提出了几点思考。     

单向复合材料弹性模量测试方法研究

本文对单向复合材料弹性模量的测试方法作了探索研究,将静力拉伸下的二种测试方法的实验结果与动态法测试结果进行了比较,说明本文所采用的测试方法是可行的,实验结果是可靠的。