基于内埋光纤Bragg光栅传感器的复合材料固化过程监测

耿湘宜¹，王静¹，姜明顺¹，隋青美¹，刘刚²，李盼³，贾玉玺³，贾磊¹

1. 山东大学控制科学与工程学院2. 北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室3. 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室

摘 要：为了全面了解复合材料的固化特性,在对碳纤维增强树脂基复合材料固化变形进行数值仿真分析的基础上,将自行设计的光纤Bragg光栅(FBG)传感器埋入复合材料中,实时在线监测复合材料固化过程中温度和应变的演变。预浸料铺层方式为[011/9011],分别在层合板0°和45°方向的典型位置埋入FBG温度和应变传感器,采用热模压方式固化成型复合材料层合板,并对成型后的层合板进行连续2次降温处理,实时记录固化过程中FBG传感器中心波长的变化。结果表明:在相同的温度条件下,复合材料在第1次降温初始阶段的压应变绝对值明显小于在第2次降温初始阶段的压应变绝对值,表明复合材料在第1次降温过程中仍在进行FBG传感器可检的"后固化"反应;此外,层合板变形的FBG传感器监测数据与有限元模拟结果吻合良好。因此,采用内埋FBG传感器的方法能够实时监测复合材料固化过程,为更全面地分析复合材料固化特性提供了一种可靠有效的方法。

关键词：复合材料;固化变形;光纤Bragg光栅;过程监测;有限元模拟;