基于編入光纖傳感器的三維編織復(fù)合材料性能研究.pdf

1、本文從材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想出發(fā),對(duì)光纖傳感器編入三維編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)觀胞元模型、組分性能關(guān)系以及光纖傳感技術(shù)用于編織材料性能的測(cè)試作了初步的理論和實(shí)驗(yàn)研究.首先,建立了兩種不同的光纖傳感器編入三維編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方法下的內(nèi)胞模型,研究了其內(nèi)胞模型中光纖與紗線接觸線形狀以及體積關(guān)系,給出了胞元模型中不同組分的纖維體積含量的表達(dá)式,得出一些相應(yīng)的結(jié)論.從先前的幾何分析出發(fā),基于修正傾斜層板理論模型,推導(dǎo)了不同光纖傳感器編入編織結(jié)構(gòu)方式

2、的剛度性能預(yù)報(bào)公式,計(jì)算了材料結(jié)構(gòu)模型的彈性模量和泊松比,建立了Michelson干涉型傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了修正傾斜層板模型理論的合理性.荷載在胞元模型中的分配和傳遞是研究分析光纖傳感器在編織結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能參數(shù)測(cè)試的重要環(huán)節(jié)之一,本文對(duì)編入光纖的單胞進(jìn)行了理論分析,研究了編入光纖的三維編織復(fù)合材料內(nèi)胞和面胞的布爾生成過程,結(jié)合設(shè)定的邊界條件和連續(xù)條件,在變分原理的基礎(chǔ)上,對(duì)于空間組合的多相介質(zhì)系統(tǒng),建立各項(xiàng)的格

3、林函數(shù)和基體、紗線和光纖部分及相互界面上的平衡解析方程.同時(shí)對(duì)單胞模型運(yùn)用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行幾何建模,分析了單胞模型等價(jià)于實(shí)驗(yàn)形式的相似等效連續(xù)條件和邊界條件.光纖Bragg光柵傳感器靈敏度高,可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)測(cè)量和準(zhǔn)分布測(cè)量.采用光纖Bragg光柵編入編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部,建立了拉伸測(cè)試的光纖Bragg光柵傳感系統(tǒng)并對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)變進(jìn)行了檢測(cè),并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與等效邊界條件下模擬分析的計(jì)算結(jié)果作了比較.最后,針對(duì)編入光纖光柵的三維編織復(fù)合材料試