專利名稱：碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
基于質(zhì)量輕、強度高、設(shè)計靈活性強等特點，作為一種具有較強耐久性、較高可靠性的高性能結(jié)構(gòu)，碳纖維結(jié)構(gòu)解決了以往單一性能材料無法跨越的技術(shù)難關(guān)，成為了航空、航天等高科技領(lǐng)域不斷發(fā)展的主流趨勢，廣泛應(yīng)用于飛機的垂直安定面、機身、機翼等結(jié)構(gòu)。然而，該類材料在制造和長期的服役過程中，可能產(chǎn)生內(nèi)部斷點、裂紋、脫層等形式的結(jié)構(gòu)損傷，若不及時發(fā)現(xiàn)和采取相應(yīng)維護(hù)措施，將會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的迅速破壞，造成重大事故隱患。斷裂損傷是結(jié)構(gòu)主要損傷形式之一，對斷裂損傷的監(jiān)測研究具有積極意義。目前無損探測碳纖維結(jié)構(gòu)斷裂狀態(tài)的方法包括射線探測法、超聲波探測法、聲發(fā)射探測法等。射線探測法的優(yōu)點是圖像比較直觀、對缺陷尺寸和性質(zhì)的判斷比較容易，但其對微小裂紋的探測靈敏度低，探測費用較高。超聲波探測法具有可探測厚度大、檢測靈敏度高、成本低等特點，但其探測時有一定的近場盲區(qū)，且探測試件易被污染。與上述探測方法相比，聲發(fā)射探測具有靈敏度高，檢查覆蓋面積大，漏檢率低及可在被測試件運行中進(jìn)行探測的優(yōu)點，因此，該方法被廣泛應(yīng)用于碳纖維結(jié)構(gòu)的斷裂損傷監(jiān)測，是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域現(xiàn)階段乃至將來一段時期內(nèi)的主流技術(shù)。由于光纖傳感系統(tǒng)具有質(zhì)量輕、體積小、耐腐蝕、易于遠(yuǎn)程遙測和實現(xiàn)分布式測量等優(yōu)點，使得基于光纖傳感的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)成為當(dāng)前國內(nèi)外航空領(lǐng)域研究者們重點關(guān)注的新熱點。20世紀(jì)70年代，美國弗吉尼亞理工學(xué)院州立大學(xué)的Claus等首次把光纖埋入了增強結(jié)構(gòu)碳纖維，使得材料具有傳感和探測斷裂損傷的功能。隨后，格魯門公司采用光纖光柵傳感器監(jiān)控F-18機翼的損傷和應(yīng)變，馬丁公司把光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在X-33航天飛機的應(yīng)力及溫度監(jiān)控上，DALTA II火箭的結(jié)構(gòu)發(fā)動機箱上應(yīng)用了基于光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康監(jiān)測系統(tǒng)。但上述應(yīng)用均未實現(xiàn)對碳纖維結(jié)構(gòu)斷裂的全過程監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。技術(shù)方案:一種碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，包括計算機、光纖光柵分析儀、Y型光纖耦合器、FBG應(yīng)變傳感探頭、FBG應(yīng)變波傳感探頭、第一耦合器接頭、第一傳感光纖、第二耦合器接頭和第二傳感光纖；計算機和光纖光柵分析儀相連，Y型光纖耦合器包括一個Y型光纖稱合器輸入端和兩個Y型光纖稱合器輸出端，Y型光纖稱合器輸入端與光纖光柵分析儀相連；兩個Y型光纖耦合器輸出端，其中一個Y型光纖耦合器輸出端依次與第一耦合器接頭、第一傳感光纖、FBG應(yīng)變傳感探頭相連，另一個Y型光纖耦合器輸出端依次與第二耦合器接頭、第二傳感光纖、FBG應(yīng)變波傳感探頭相連。為了提高檢測的準(zhǔn)確性，所述FBG應(yīng)變傳感探頭包括第一傳感光纖、設(shè)在第一傳感光纖纖芯內(nèi)部的FBG應(yīng)變傳感柵區(qū)以及設(shè)在FBG應(yīng)變傳感探頭表層的全膠黏膠層，使用時，膠黏膠層與被測試件全膠接耦合。為了避免監(jiān)測過程中FBG應(yīng)變波傳感探頭量程的限制，所述FBG應(yīng)變波傳感探頭包括第二傳感光纖、設(shè)在第二傳感光纖纖芯內(nèi)部的FBG應(yīng)變波傳感柵區(qū)、用來固定FBG應(yīng)變波傳感探頭的柵區(qū)固定架以及設(shè)在FBG應(yīng)變波傳感探頭表層的局部黏膠點，使用時，局部黏膠點與被測試件局部膠接耦合。為了進(jìn)一步提高檢測的準(zhǔn)確性，所述FBG應(yīng)變傳感探頭和FBG應(yīng)變波傳感探頭均為兩個以上，且為分布式網(wǎng)絡(luò)排布。上述傳感系統(tǒng)，包括應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感裝置、應(yīng)力松弛過程中的FBG應(yīng)變波傳感裝置，上述裝置內(nèi)部均有配套的傳感方案，進(jìn)而實現(xiàn)對碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件拉伸斷裂過程的全程監(jiān)測；應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感裝置中CFRP拉伸件和FBG傳感探頭之間采用全膠接耦合，以提高應(yīng)變靈敏性；應(yīng)力松弛過程中的FBG應(yīng)變波傳感裝置采用脫膠式局部耦合，避免由于應(yīng)變量程過大而導(dǎo)致傳感裝置提前失效；在監(jiān)測過程中，F(xiàn)BG傳感探頭始終為分布式網(wǎng)絡(luò)排布，有效控制傳感器網(wǎng)絡(luò)冗余問題。分布式FBG碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂監(jiān)測系統(tǒng)的組成是:在同一根光纖上可以制備多個在線FBG應(yīng)變傳感探頭和FBG應(yīng)變波傳感探頭，且不同根光纖可并聯(lián)，有效控制傳感器網(wǎng)絡(luò)冗余問題。上述的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的方法，包括如下步驟:
A、第一階段監(jiān)測:當(dāng)碳纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部斷裂不斷進(jìn)行時，通過FBG應(yīng)變傳感探頭應(yīng)變變化而引起的FBG峰值改變，進(jìn)而實現(xiàn)對碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件宏觀彈性模量變化情況的監(jiān)測，當(dāng)FBG中心波長的拉伸變化速率趨于穩(wěn)定，碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件宏觀彈性模量趨于恒定時，試件逐漸達(dá)到損傷臨界狀態(tài)，隨著拉伸的不斷進(jìn)行，應(yīng)力松弛現(xiàn)象逐漸發(fā)生，F(xiàn)BG應(yīng)變波傳感器的峰值出現(xiàn)跳變，進(jìn)入下一階段測量；
B、第二階段監(jiān)測:此階段，由于拉伸的不斷進(jìn)行，碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸試件內(nèi)部的應(yīng)力松弛現(xiàn)象不斷發(fā)生，通過監(jiān)測待測試件在拉伸斷裂過程中由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致不同位置的應(yīng)變波響應(yīng)情況，進(jìn)而獲得所測碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸試件內(nèi)部斷裂分布情況，即斷裂狀態(tài)，實現(xiàn)對斷裂位置的實時監(jiān)測。上述FBG應(yīng)變傳感探頭應(yīng)變變化實際上為FBG應(yīng)變傳感柵區(qū)表面的應(yīng)變變化。上述檢測方法利用FBG反射光譜法進(jìn)行監(jiān)測；在待監(jiān)測的CFRP (碳纖維增強結(jié)構(gòu)拉伸件和FBG (光纖布拉格光柵的縮寫)傳感探頭之間采用全膠接耦合和脫膠式局部耦合；在監(jiān)測過程中，F(xiàn)BG傳感探頭始終為分布式網(wǎng)絡(luò)排布。上述步驟A中，利用FBG傳感柵區(qū)對CFRP拉伸件表面應(yīng)變變化的敏感性質(zhì)，通過測量拉伸過程中由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部斷裂、分層引起FBG中心波長變化速率減小程度，檢測超出彈性段的CFRP試件宏觀彈性模量變化情況及其內(nèi)部斷裂狀態(tài)。上述監(jiān)測方法，第一階段的監(jiān)測參量為表征結(jié)構(gòu)拉伸件剛度的特征參數(shù)，即:試件的宏觀彈性模量。利用彈性模量作為表征參數(shù)，將FBG光譜特性與應(yīng)力松弛前的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件剛度變化狀態(tài)監(jiān)測相結(jié)合，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)斷裂飽和狀態(tài)之前的損傷情況進(jìn)行實時、在線監(jiān)測。上述監(jiān)測方法，第二階段的監(jiān)測參量為應(yīng)力松弛過程中拉伸件表面應(yīng)變波狀態(tài)，進(jìn)入臨界狀態(tài)后，利用拉伸件表面應(yīng)變波狀態(tài)作為表征參數(shù)，通過監(jiān)測待測試件在拉伸斷裂過程中由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致不同位置的應(yīng)變波響應(yīng)情況，進(jìn)而獲得所測CFRP拉伸試件內(nèi)部斷裂分布情況，即斷裂狀態(tài)，實現(xiàn)對斷裂位置的實時監(jiān)測。上述方法，為了監(jiān)測的準(zhǔn)確性及方便性，以損傷臨界狀態(tài)作為階段分化點，對損傷臨界狀態(tài)前CFRP試件宏觀彈性模量變化情況和損傷臨界狀態(tài)后由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致應(yīng)變波響應(yīng)情況進(jìn)行監(jiān)測。損傷臨界狀態(tài)前CFRP試件宏觀彈性模量隨內(nèi)部損傷的增加而減小，且在靠近損傷臨界狀態(tài)時，出現(xiàn)CFRP拉伸試件宏觀彈性模量趨于恒定狀態(tài)。上述方法，為了提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性，應(yīng)力松弛前用FBG應(yīng)變傳感探頭和應(yīng)力松弛過程中用FBG應(yīng)變波傳感探頭，其中應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感探頭與待測的碳纖維結(jié)構(gòu)之間采用全膠接耦合，應(yīng)力松弛過程中的FBG應(yīng)變波傳感探頭與待測的碳纖維結(jié)構(gòu)之間采用局部膠接耦合。上述的應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感數(shù)據(jù)分析中，通過對FBG傳感曲線進(jìn)行局部數(shù)據(jù)段的斜率變化分析，進(jìn)而可得到碳纖維結(jié)構(gòu)的宏觀彈性模量的變化情況。本發(fā)明所述碳纖維結(jié)構(gòu)是指碳纖維復(fù)合材料。本發(fā)明未特別限定的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。有益效果:將碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件斷裂過程監(jiān)測分為兩個階段，即:以損傷臨界狀態(tài)作為階段分化點，對損傷臨界狀態(tài)前CFRP試件宏觀彈性模量變化情況和損傷臨界狀態(tài)后由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致應(yīng)變波響應(yīng)情況的進(jìn)行監(jiān)測，延長了碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件斷裂狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的有效工作時間；利用FBG對表面應(yīng)變變化分辨率高、響應(yīng)快、高通量、敏感、特異、簡便、對樣品本身無損傷等優(yōu)點，實現(xiàn)碳纖維結(jié)構(gòu)件拉伸斷裂過程的監(jiān)測，確定結(jié)構(gòu)拉伸件的內(nèi)部斷裂狀態(tài)和斷裂位置，可應(yīng)用于航空、艦船等領(lǐng)域的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀況監(jiān)測；同時由于采用了光纖作為傳感基體，又具有抗電磁干擾能力強、耐高壓、耐腐蝕、可實現(xiàn)分布式測量以及遠(yuǎn)程遙測監(jiān)控等優(yōu)點；通過簡化傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)且采用光譜檢測技術(shù)，可提高測量精度，克服光強測量易受光源不穩(wěn)定影響的缺點；通過采用相應(yīng)的封裝及保護(hù)方式，可避免由于溫度、濕度等外界因素對FBG傳感系統(tǒng)所帶來的影響，保證斷裂狀態(tài)監(jiān)測的可靠性和耐久性。


圖1是碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)示意 圖2是Y型光纖耦合器示意 圖3是應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感探頭示意 圖4是應(yīng)力松弛過程中的FBG應(yīng)變波傳感探頭示意 圖5是分布式碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)示意 圖中，I為光纖光柵分析儀，2為Y型光纖I禹合器,31為第一I禹合器接頭,32為第二f禹合器接頭，41為第一傳感光纖，42為第二傳感光纖，5為FBG應(yīng)變傳感探頭，6為FBG應(yīng)變波傳感探頭，7為計算機，8為Y型光纖稱合器輸入端,9為Y型光纖稱合器輸出端，10為第一傳感柵區(qū)，16為第二傳感柵區(qū)，11為全膠黏膠層，12為第一纖芯，15為第二纖芯，13為柵區(qū)固定架，14為局部黏膠點。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1-5所示，碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，包括計算機7、光纖光柵分析儀1、Y型光纖耦合器2、第一耦合器接頭31、第二耦合器接頭32、第一傳感光纖41、第二傳感光纖42、FBG應(yīng)變傳感探頭5和FBG應(yīng)變波傳感探頭6 ;計算機7和光纖光柵分析儀I相連，Y型光纖耦合器2包括一個Y型光纖耦合器輸入端8和兩個Y型光纖耦合器輸出端9, Y型光纖I禹合器輸入端8與光纖光柵分析儀I相連；兩個Y型光纖I禹合器輸出端9,其中一個Y型光纖I禹合器輸出端9依次與第一I禹合器接頭31、第一傳感光纖41、FBG應(yīng)變傳感探頭5相連，另一個Y型光纖耦合器輸出端9依次與第二耦合器接頭32、第二傳感光纖42、FBG應(yīng)變波傳感探頭6相連。光纖光柵分析儀I (可米用si425型光纖光柵分析儀)中內(nèi)置光源,進(jìn)入Y型光纖耦合器輸入端8(如圖2所示)，傳播到Y(jié)型光纖耦合器輸出端9，再通過第一耦合器接頭31，經(jīng)過第一傳感光纖41傳播到FBG應(yīng)變傳感探頭5或通過第二耦合器接頭32，經(jīng)過第二傳感光纖42傳播到FBG應(yīng)變波傳感探頭6，與待測試件的表面應(yīng)變相互作用產(chǎn)生耦合效應(yīng)，在經(jīng)過FBG應(yīng)變傳感探頭5或FBG應(yīng)變波傳感探頭6中，柵區(qū)的反射作用后形成反射光線通過Y型光纖耦合器2的反射端進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀1，再經(jīng)過計算機7處理輸出反射光波長與變化參量之間的關(guān)系曲線，從而實現(xiàn)了整個測量光路部分的全光纖化。根據(jù)FBG光譜輸出特性，通過不同中心波長的FBG可對碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸試件實現(xiàn)多位點探測的分布式碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)FBG應(yīng)變傳感探頭5或FBG應(yīng)變波傳感探頭6處于不同測試位置時，不同的待測位置的應(yīng)變分布情況與傳感器相互作用，從而引起各個FBG傳感器中心波長的變化。通過對傳感器輸出FBG光譜的不同中心波長的檢測，可得到分布式檢測的信號。圖3是應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感探頭5示意圖，所述FBG應(yīng)變傳感探頭5包括設(shè)在第一傳感光纖41內(nèi)部的纖芯、設(shè)在第一傳感光纖41纖芯內(nèi)部的第一傳感柵區(qū)10以及設(shè)在FBG應(yīng)變傳感探頭5表層的全膠黏膠層11，利用FBG敏感柵區(qū)對光的反射作用，將傳輸過來的特定波長光反射回去，通過全膠黏膠層11使其與被測試件全膠接耦合。研究碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件的斷裂飽和程度與試件宏觀彈性模量的影響，利用FBG傳感柵區(qū)對CFRP拉伸件表面應(yīng)變變化的敏感性質(zhì)，通過測量拉伸過程中由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部斷裂、分層引起FBG中心波長的變化速率，檢測超出彈性段的CFRP試件宏觀彈性模量變化情況及其內(nèi)部斷裂狀態(tài)，即:當(dāng)CFRP內(nèi)部斷裂不斷進(jìn)行時，通過檢測柵區(qū)表面應(yīng)變變化而引起FBG峰值的變化速率，進(jìn)而實現(xiàn)對CFRP拉伸件宏觀彈性模量變化情況的監(jiān)測，所說的測量FBG傳感柵區(qū)對拉伸試件表面應(yīng)變變化速率也就是測量CFRP拉伸件宏觀彈性模量的變化。 圖4是應(yīng)力松弛過程中的FBG應(yīng)變波傳感探頭6示意圖。所述FBG應(yīng)變波傳感探頭6包括設(shè)在第二傳感光纖42內(nèi)部的纖芯、設(shè)在第二傳感光纖42纖芯內(nèi)部的第二傳感柵區(qū)16、用來固定FBG應(yīng)變波傳感探頭6的柵區(qū)固定架13以及設(shè)在FBG應(yīng)變波傳感探頭表層的局部黏膠點14，利用FBG敏感柵區(qū)對光的反射作用，將傳輸過來的特定波長光反射回去，通過局部黏膠點14使其與被測試件局部膠接耦合，避免監(jiān)測過程中FBG應(yīng)變波傳感探頭6量程的限制。
研究應(yīng)力松弛過程中應(yīng)力松弛現(xiàn)象與試件拉伸斷裂狀態(tài)的影響，通過監(jiān)測待測試件在拉伸斷裂過程中由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致不同位置的應(yīng)變波響應(yīng)情況，進(jìn)而獲得所測CFRP拉伸試件內(nèi)部斷裂分布情況，即斷裂狀態(tài)，實現(xiàn)對斷裂位置的實時監(jiān)測。圖5是分布式碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸試件斷裂監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。它的具體組成是在同一根光纖纖芯的不同位置刻入不同中心波長的FBG傳感柵區(qū)。因此可在同一根光纖上可以同時設(shè)置多個FBG應(yīng)變傳感探頭5和FBG應(yīng)變波傳感探頭6，且多根光纖可并聯(lián)。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括計算機、光纖光柵分析儀、Y型光纖耦合器、FBG應(yīng)變傳感探頭、FBG應(yīng)變波傳感探頭、第一耦合器接頭、第一傳感光纖、第二耦合器接頭和第二傳感光纖；計算機和光纖光柵分析儀相連，Y型光纖耦合器包括一個Y型光纖耦合器輸入端和兩個Y型光纖耦合器輸出端，Y型光纖耦合器輸入端與光纖光柵分析儀相連；兩個Y型光纖耦合器輸出端，其中一個Y型光纖耦合器輸出端依次與第一耦合器接頭、第一傳感光纖、FBG應(yīng)變傳感探頭相連，另一個Y型光纖耦合器輸出端依次與第二耦合器接頭、第二傳感光纖、FBG應(yīng)變波傳感探頭相連。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述FBG應(yīng)變傳感探頭包括第一傳感光纖、設(shè)在第一傳感光纖纖芯內(nèi)部的FBG應(yīng)變傳感柵區(qū)以及設(shè)在FBG應(yīng)變傳感探頭表層的全膠黏膠層。
3.如權(quán)利要求1所述的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述FBG應(yīng)變波傳感探頭包括第二傳感光纖、設(shè)在第二傳感光纖纖芯內(nèi)部的FBG應(yīng)變波傳感柵區(qū)、用來固定FBG應(yīng)變波傳感探頭的柵區(qū)固定架以及設(shè)在FBG應(yīng)變波傳感探頭表層的局部黏膠點。
4.如權(quán)利要求1所述的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述FBG應(yīng)變傳感探頭和FBG應(yīng)變波傳感探頭均為兩個以上，且為分布式網(wǎng)絡(luò)排布。
5.利用權(quán)力要求1-4任意一項所述的碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的方法，其特征在于:包括如下步驟: A、第一階段監(jiān)測:當(dāng)碳纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部斷裂不斷進(jìn)行時，通過FBG應(yīng)變傳感探頭應(yīng)變變化而引起的FBG峰值改變，進(jìn)而實現(xiàn)對碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件宏觀彈性模量變化情況的監(jiān)測，當(dāng)FBG中心波長的拉伸變化速率趨于穩(wěn)定，碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸件宏觀彈性模量趨于恒定時，試件逐漸達(dá)到損傷臨界狀態(tài)，隨著拉伸的不斷進(jìn)行，應(yīng)力松弛現(xiàn)象逐漸發(fā)生，F(xiàn)BG應(yīng)變波傳感器的峰值出現(xiàn)跳變，進(jìn)入下一階段測量； B、第二階段監(jiān)測:此階段，由于拉伸的不斷進(jìn)行，碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸試件內(nèi)部的應(yīng)力松弛現(xiàn)象不斷發(fā)生，通過監(jiān)測待測試件在拉伸斷裂過程中由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致不同位置的應(yīng)變波響應(yīng)情況，進(jìn)而獲得所測碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸試件內(nèi)部斷裂分布情況，即斷裂狀態(tài)，實現(xiàn)對斷裂位置的實時監(jiān)測。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:以損傷臨界狀態(tài)作為階段分化點，對損傷臨界狀態(tài)前碳纖維結(jié)構(gòu)試件宏觀彈性模量變化情況和損傷臨界狀態(tài)后由于應(yīng)力松弛導(dǎo)致應(yīng)變波響應(yīng)情況進(jìn)行監(jiān)測。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:應(yīng)力松弛前用FBG應(yīng)變傳感探頭和應(yīng)力松弛過程中用FBG應(yīng)變波傳感探頭，其中應(yīng)力松弛前的FBG應(yīng)變傳感探頭與待測的碳纖維結(jié)構(gòu)之間采用全膠接耦合，應(yīng)力松弛過程中的FBG應(yīng)變波傳感探頭與待測的碳纖維結(jié)構(gòu)之間采用局部膠接耦合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳纖維結(jié)構(gòu)拉伸斷裂狀態(tài)的分階段監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括計算機、光纖光柵分析儀、Y型光纖耦合器、FBG應(yīng)變傳感探頭、FBG應(yīng)變波傳感探頭、第一耦合器接頭、第一傳感光纖、第二耦合器接頭和第二傳感光纖；計算機和光纖光柵分析儀相連，Y型光纖耦合器包括一個Y型光纖耦合器輸入端和兩個Y型光纖耦合器輸出端，Y型光纖耦合器輸入端與光纖光柵分析儀相連；兩個Y型光纖耦合器輸出端，其中一個Y型光纖耦合器輸出端依次與第一耦合器接頭、第一傳感光纖、FBG應(yīng)變傳感探頭相連，另一個Y型光纖耦合器輸出端依次與第二耦合器接頭、第二傳感光纖、FBG應(yīng)變波傳感探頭相連。本發(fā)明實現(xiàn)了對碳纖維結(jié)構(gòu)斷裂的全過程監(jiān)測。
文檔編號G01B11/16GK103149089SQ201310042909
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者劉宏月, 韓曉林, 費慶國, 芮琴, 張大海 申請人:東南大學(xué)