基于fbg传感器的cfrp层合板钻孔响应试验研究

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1、原创性声明I广州大学硕士学位论文II广州大学学位论义版权使用授权书本人授权ｒ州大学有权保留并向围家有关部口或机构送交论文的楚印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权广州火学啡将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进巧检索，可Ｌ乂采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者籍名＾口期：年月／Ｈ？日期〇导师签名：：＞／占年（＾月口ｆ原创性声明III摘要摘要复合材料是指由两种或两种以上的物质组成，性能优于其中任何单独的一种物质的新型材料。复合材料由基体相和增强相组成，基体相为树脂基，增强

2、相为纤维时，称为纤维增强树脂基复合材料。纤维增强树脂基复合材料一方面具有比强度高、比模量大、密度小等优点；另一方面，由于其具有硬度高、强度大、导热性差和各向异性的特点，导致其加工过程容易产生分层、撕裂、毛刺拉丝、崩块等缺陷,属难加工材料。纤维增强复合材料对于加工过程导致的不易察觉的隐藏缺陷异常敏感，这种缺陷会在服役过程中逐渐演变成结构的致命缺陷，尤其是分层，会导致结构件的强度严重下降。钻孔过程中的轴向钻削力是分层缺陷的主要影响因素，目前没有实现对所有工况下，钻削力所导致的缺陷产生机理的充分研究。论文对纤维增强复合材料板钻孔过程应变响应加以研究，使用表面粘贴传感器和在碳纤维增强复合

3、材料(Carbonfiberreinforcedplastics,CFRP)板中嵌入光纤布拉格光栅(FiberBragggrating,FBG)的方法，深入研究应变的分布及响应规律，主要内容如下：（1）介绍复合材料制孔缺陷和复合材料损伤识别研究现状，以及FBG在复合材料结构健康监测中的应用现状。（2）FBG埋入CFRP的工艺研究。基于FBG的传感原理，分析FBG和碳纤维预浸料的成型工艺，采用热压机对碳纤维预浸料的固化过程进行实时监测，制作智能CFRP薄片；结合实验误差分析，研究封装之后的FBG传感器的应变传感特性。（3）CFRP层合板钻孔应变响应数据分析。建立与有限元分析对应的M

4、atlab三维数据模型，对所得应变仿真结果进行可视化，并由此分析钻孔过程应变响应的规律。（4）利用所制作的嵌入有FBG传感器的CFRP智能薄片进行钻孔实验。搭建钻孔应变响应监测系统，对CFRP层合板的钻孔应变响应进行实时监测，分析实验结果，对在CFRP内部埋入FBG用于钻孔应变响应监测效果进行评估。实验结果表明，嵌入之后的FBG传感器可以实现CFRP薄片钻孔过程的应变监测，监测结果与应变片结果相近，达到了理想的监测效果。关键词：碳纤维增强复合材料；光纤布拉格光栅；应变响应；钻孔；数据分析III广州大学硕士学位论文AbstractCompositematerialsaregener

5、allycomposedoftwoormorethantwokindsofsubstances,theperformancearebetterthananyofasinglematerial.Compositematerialiscomposedofmatrixandreinforcedphase,thematrixcanbedividedintopolymerbased,metalbased,ceramicsbased,etc.Compositematerialscanalsobedividedintofiberreinforced,particlereinforcedetc.

6、.Fiberreinforcedresinmatrixcompositeisoneofthemostwidelyusedandthemostcommonone.Fiberreinforcedcompositematerialshastheadvantagessuchashighspecificstrengthandmodulus,whichmakecompositematerialsincreasinglywidespread.Ontheotherhand,compositematerialhasthefeatureofhighhardnessandstrength,poorth

7、ermalconductivityandanisotropycharacteristics,whichiscloselyrelatedwiththeprocesslayer,tearing,burrdrawing,collapseblockdefectproducedwithprocess.Compositematerialisverysensitivetothehiddendefects,andgraduallyevolvedintoafatalflawintheservice