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两趣赫霹墓§￡赫华:复合材料层合板工程常数的光纤光栅测试与分析王凯歌分驹光纤光栅应变测试技术及原理约票赣氩馐苑桨纤维增强复合材料具有比强度、比模量高、耐海水腐蚀特性优异和结构可设计性强等特点,在航空航天、民用建筑和航海工程等领域应用广泛。复合材料结构的研究首先要解决的问题是工程常数的确定,由于纤维增强复合材料的各向异性,导致其工程常数较多。采用经典层合理论进行复合材料结构力学分析时,首先要解决的是面内弹性模量和泊松比的表征,目前,对上述面内工程常数的测试一般采取引伸计和应变片的测试方法。应变片的构造为金属丝和基底材料,其面积、贴片位置和方向、粘贴质量等问题都影响着它的测试准确性,引伸计体积也较大,给应变测试带来了不便,且应变片和引伸计只能在结构的表面进行应变测试,难以对结构内部的应变进行测试。光纤光栅魑R恢植饬课露缺化和应变的传感元件,具有耐腐蚀性优异,抗干扰能力强,体积小,测试数据稳定可靠等优点¨裕复合材料的制作成型过程中,预先将光纤光栅铺设到复合材料结构内部心梢源锏蕉越峁鼓诓坑Ρ在温度保持恒定的情况下,光纤光栅测量的反射波长值表示为:式中,以为光栅周期;LS行д凵渎省由于波导效应等因素对波长变化的影响可以忽略。所以恒温状态下,光纤光栅的测量波长可视为只对其轴向应变敏感,且反射波长变化与应变的对式中,疋为应变灵敏度系数;N3跏疾ǔぁ4ā光纤光栅体积较小,测得的反射波长6怨庀光栅的轴向应变和温度变化敏感,将光纤光栅铺设到复合材料结构内部之后,若结构内部温度保持恒定,由公式芍#庀斯庹つ芏越峁鼓诓康挠Ρ进行测量,同时,复合材料结构也对光纤光栅起到了封装及保护的作用。本文中,试件制备时,光纤光栅光栅起到了更好的保护作用。试件制备时,、攀约糜诘阅A坎馐裕、攀约糜诓此杀鹊牟馐浴试件材料均选用层A宋恢物和费跏髦叽缥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进行测量的目的∞“眉际跤凶殴憷ǖ挠τ们熬啊光纤光栅轴向应变引起的光栅反射波长变化可表示如下:应关系为线性,上式经转化后,可表示为:在结构的出口处采用了橡胶软管保护方法,对光纤试件制备袒年第玻璃钢/复合材料摘要: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;工程常数中图分类号:文献标识码:文章编号:———袁约票改康>こ檀笱Т坝攵ρг海浜△凡胡.△厅试件编号测试方法光栅、引伸计、应变片引伸计光栅、应变片应变片测试内容试件纵向应变泊松比收稿日期:旬甽作者简介:王凯歌,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。。、
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一峁敕治应变灵敏度系数谋甓ń峁胺治霰方法为复合材料真空成型工艺。攀约阌阏恢镏淦躺栌纵向光纤光栅,光纤光栅位于试件长度、宽度、厚度方向的中央位置,方向为纵向,并在试件表面的中央位置粘贴纵向的光纤光栅和电阻式应变片以作对拧