基于光纤光栅的智能补片关键技术研究及应用

论文摘要

智能复合材料补片修理技术是一种具有嵌入式感受机构的修理技术,即通过将应变、压电或光纤等传感器嵌在复合材料补片内部的方式实现智能复合材料补片。该技术方法能够实现金属损伤结构补强修理的同时,可通过补片内置的传感器网络实时监控修理部位的健康状态。光纤光栅传感器以其重量轻、体积小、抗电磁干扰、绝缘、耐腐蚀、耐高温、传输距离远等优异的性能,在各行业都受到了越来越多的重视。本文以探索一种适用于飞机结构裂纹修补的智能补片为目标,在研究腐蚀损伤结构复合材料胶修理技术的基础上,设计了一种基于光纤光栅传感原理的智能复合材料补片修理技术方法,即通过将光纤传感器嵌在复合材料补片内部的方式实现智能复合材料补片,并将所制备的补片应用于直升机旋翼载荷的测试中。本文主要进行了以下几个方面的工作:(1)对比分析了现有复合材料修复金属损伤结构的国内外研究现状,针对现有方法的不足之处,并结合光纤光栅传感技术的优势和特点,提出了一种基于光纤光栅传感技术的飞机损伤结构智能修补和测量的方法。(2)结合飞机补片测量的需求以及光纤光栅的特点,对智能补片测量理论进行了分析。并从铝合金测试试件的基本尺寸、裂纹尺寸以及光纤光栅的布置方式和嵌入方案等方面设计了光纤光栅智能补片,以及从材料的选择和修补工艺两个方面的角度对智能补片制备方法进行了研究。(3)对所制备的光纤光栅智能补片进行了性能测试,证明了复合材料修补对结构的强度增强作用以及用FBG传感器监测裂纹扩展的方法是可行的。(4)将研究的智能补片应用于直升机旋翼载荷的测试应用中,并与电阻应变片测量结果进行对比发现在多数工况下数据相关性达到90%以上,测试效果较好。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王仁亮

导师: 梁磊

关键词: 光纤光栅,裂纹修补,智能补片,旋翼载荷测量

来源: 武汉理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

单位: 武汉理工大学

分类号: TN253;TP212

DOI: 10.27381/d.cnki.gwlgu.2019.000432

总页数: 70

文件大小: 4933K

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