樹(shù)脂基碳纖維智能層的功能特性及期機(jī)理研究.pdf

1、本課題是在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于核安全殼應(yīng)力監(jiān)測(cè)的復(fù)合敏感層傳感機(jī)理及成像”的資助下,以大型結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)為目的,開(kāi)展樹(shù)脂基碳纖維智能層的功能特性及其機(jī)理研究。研究?jī)?nèi)容包括樹(shù)脂基碳纖維智能層的一維、二維力阻效應(yīng)、力阻機(jī)理、溫敏效應(yīng)及其機(jī)理、以及相關(guān)應(yīng)用研究。主要獲得了以下幾個(gè)方面的研究成果:
　　 (1)通過(guò)構(gòu)造單向應(yīng)變場(chǎng),得到了樹(shù)脂基碳纖維智能層對(duì)單向的縱向應(yīng)變或單向的橫向應(yīng)變的響應(yīng),其結(jié)果表明這兩個(gè)方向的應(yīng)變均能引起

2、樹(shù)脂基碳纖維智能層電阻的增大,進(jìn)一步的分析揭示出這兩種應(yīng)變對(duì)智能層電阻率的影響系數(shù);在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了平面二維應(yīng)變作用下的力阻效應(yīng)本構(gòu)模型,根據(jù)偏軸加載的試驗(yàn)結(jié)果,采用一剪應(yīng)變影響因子對(duì)該本構(gòu)模型進(jìn)行了修正。
　　 (2)建立了樹(shù)脂基碳纖維智能層的疊層構(gòu)造,分析了碳纖維疊層中的2種接觸界而,即搭接式接觸和交叉式接觸。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這兩種碳纖維接觸界面的高力阻靈敏性和良好的穩(wěn)定性,從而揭示了樹(shù)脂基碳纖維智能層力阻效應(yīng)的機(jī)理;并對(duì)搭接

3、式接觸的界面電阻建立電學(xué)模型,分析了界面力阻效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制。
　　 (3)揭示了環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維智能層的溫敏效應(yīng)。樹(shù)脂基碳纖維智能層在-10℃～25℃表現(xiàn)出NTC效應(yīng),在25℃～50℃表現(xiàn)出PTC效應(yīng);進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明智能層在NTC效應(yīng)和PTC效應(yīng)獨(dú)立表現(xiàn)階段具有溫度傳感特性;通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示了樹(shù)脂基中碳纖維單絲電阻隨溫度線性變化的NTC效應(yīng)和樹(shù)脂基中碳纖維接觸電阻隨溫度非線性變化的的PTC效應(yīng),并在此基礎(chǔ)上解釋了樹(shù)脂基碳纖維智能層