[发明专利]一种基于FBG传感器的复合材料修补结构裂纹实时监测方法

摘要

本发明涉及一种基于FBG传感器的复合材料修补结构裂纹实时监测方法，包括以下步骤，步骤1：选择试验件；步骤2：对试样件进行结构力学分析，分析试样件两端的受力情况；步骤3：根据有限元仿真结果在铝合金薄板(2A12薄板)上铺贴FBG传感器；步骤4：将复合材料修补后的贴有FBG传感器的铝合金薄板安装在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验；步骤5：分析裂纹尖端安装FBG传感器后波长变化情况；步骤6：重复步骤1‑5。本发明以对裂纹扩展过程进行实时监测，与其他方法相比，更直观有效。此外本发明采用的光纤布拉格光栅传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可靠性高、与复合材料兼容性好等优点。

主权项

1.一种基于FBG传感器的复合材料修补结构裂纹实时监测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：选择试验件，在试样件中心区域预制中心孔并在孔边两侧预制预定裂纹；步骤2：对试样件进行结构力学分析，分析试样件两端的受力情况，并对试样件进行有限元仿真分析，确定该裂纹扩展到具体长度下的裂纹尖端区域的应力分布情况；步骤3：根据有限元仿真结果在铝合金薄板上铺贴FBG传感器，具体为与裂纹扩展方向垂直方向上铺贴FBG传感器，并进行复合材料补片铺贴固化；步骤4：将复合材料修补后的贴有FBG传感器的铝合金薄板安装在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验，在疲劳试验机加载前，采集FBG传感器的原始波长作为初始信号；随着疲劳加载的进行，疲劳裂纹开始扩展，此时通过裂纹扩展仪观察裂纹扩展情况，并记录不同循环次数时的裂纹扩展长度，同时通过软件实时记录FBG传感器采集的信号；步骤5：完成试验后，对FBG传感器采集的信号数据进行处理，并和裂纹扩展仪测量的裂纹扩展长度进行对比，分析裂纹尖端安装FBG传感器后波长变化情况；步骤6：重复步骤1‑5，并针对不同试样下FBG传感器采集到的响应信号进行分析，验证步骤5中建立的方法；步骤7：实现裂纹的实时监测；实际监测过程中，根据不同位置FBG传感器波长变化情况不同，判别裂纹是否扩展到该传感器位置，实现实时监测裂纹扩展情况的功能。