布拉格光栅对固化残余应力的监测

 
布拉格光栅对固化残余应力的监测

布拉格光栅对固化残余应力的监测/田恒等

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111

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布拉格光栅对固化残余应力的监测’

(1

恒1,王继辉1,冀运东1,叶春生2,胡海晓1,张红元1

武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070;2赣州有色冶金研究所,赣州341000)

由于复合材料在固化过程中产生的残余应力会严重影响材料的使用,并且会带来安全隐患,因此固化

摘要

残余应力一直都备受关注。首先在研究和测试布拉格光栅温度和应力灵敏度的基础上,将两根光栅分别以平行于碳纤维方向和垂直于碳纤维方向置入铺层的正中间,以此获得复合材料不同方向的残余应力变化情况。监测结果表

明,平行方向的光栅在监测固化的过程中受到树脂和纤维的共同作用,且冷却后材料在平行方向显示的残余应力仅有一8.8MPa,而在垂直方向的光栅在监测过程中主要受到树脂的固化影响,收缩应变较大,且冷却后的光栅由于树脂固化不均匀,致使光栅信号分裂为3段。

关键词

布拉格光栅传感器预浸料热压罐成型

固化行为残余应力

中图分类号:T13332文献标识码:A

The

TIAN

Monitoring

ofCure-inducedResidualStressbyFiberBraggGratingSensors

Yundon91,YEChunshen92,HUHaixia01,ZHANGHongyuanl

430070;

Hen91,WANGJihuil,JI

(1

Schoolof

MaterialsScienceandEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan

GanzhouNonferrousMetallurgyResearchInstitute,Ganzhou341000)

AbstractBecauseresidual

stress

formedinthecuringprocess

can

greatlyaffecttheapplicationandwillbring

stress

to

securityrisksofcompositematerial,itisbeingconcernedsincerelyallthetime.ThetemperaturesensitivityandsensitivityoffiberBragggrating(FBG)werefirstlyinvestigated,andthentwoFBG

sensors

parallelandvertically

carbonfiberwereembeddedinto

sarfle

layerinorder

to

in-situmonitorthechangesofresidualstress.Theresultsshow

stress

thatFBGisaffectedbythefiberandresin,theresidualmonitoredbyFBGinparalleldirectionhaveonly--8.8

MPa.Theresidual

stress

monitoredbyFBGinverticaldirectioniscontractedbyresincuring,andthesignalissplited

intothreebecauseofinconsistentresincuringinthegrating.

Keywords

fiberBragggratingsensors,prepreg,autoclaveforming,curebehavior,residual

stress

引言

20世纪60年代中期问世的先进复合材料(ACMs),由

增强纤维感知化学和温度引起的应力一应变方式是相同的,因

此用布拉格光栅去收集局部应力一应变信息是最佳的选择。

早在2000年,Murukeshan等[5]就通过布拉格光栅的波长监测到了树脂玻璃态形成的起始时刻,同时发现有缺陷试样的固化和无缺陷试样的固化对布拉格光栅信号的影响是不同

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