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1、粘贴式光纤光栅传感器胶粘剂的选择121李煦，贾丽杰，李嘉（1.北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京市100191;2.上海飞机制造有限公司，上海市200436）摘要：胶黏剂粘贴效果的好坏严重影响光纤光栅探测基体应变时的准确性。本文针对碳纤维复合材料，通过一系列实验分析评价了三种环氧型胶黏剂粘贴光纤布拉格光栅传感器时的粘贴效果及应变测量的准确性。首先，在相同粘贴条件下，对试样进行了拉伸试验，通过与应变片数据对比，分析不同胶黏剂对光纤光栅测量准确性的影响。其次，对试样进行弯曲蠕变试验，分析材料在恒定力的作用下不同胶黏
2、剂粘贴稳定性的好坏。最后通过建立有限元模型，模拟并计算不同粘接层弹性模量下的应变传递效率，进一步验证实验结果，最终选择出了用于光纤布拉格光栅粘贴的最佳胶粘剂Epo-tek353ND。关键词：光纤布拉格光栅(FBG)；胶黏剂；有限元法（FEM）；应变传递效率TheSelectionofAdhesiveUsedinPastedFiberBraggGratingSensor121LIXu,JIALijie,LIJia(1.SchoolofMaterialScienceandEngineering,BeihangUniver
3、sity,Beijing,100191,China;2.ShanghaiAircraftManufactureCo.,Ltd.,No.3115,ChangzhongRoad,ZhabeiDistrict,Shanghai,200436,China)Abstract:ThebondqualityofadhesiveaffectstheaccuracyofresultwhenweuseFBGindetectingthestrain.Basedonthecarbonfibercomposite,weconductaseri
4、esofexperimentstoevaluatethestraintransferefficiencyofthreeepoxyadhesive.Firstly,weconducttensiletestsunderdifferentloadsandanalysetheinfluenceofadhesivetothedatagettingfromFBG.Nextwecarryouttheflexuralcreeptest,sowecanstudythestabilityofadhesiveundertheconstan
5、tforce.Finally,thefiniteelementmodelisestablishedfordetectingtheeffectofthemodulusofadhesivelayerontheStraintransferefficiencyandverifyingtestresults.ThenthebestadhesiveweselectforFBGisEpo-tek353ND.Keywords:fiberbragggrating(FBG),adhesive,finiteelementmethod(FE
6、M),straintransferefficiency1引言[1]最近几年结构性健康监测在研究领域和发展领域引起了广泛的关注。由于光纤布拉格光栅应变传[2]感器具有尺寸小、灵敏度好、抗电磁干扰、多路复用能力等优点，成为了最受关注的光纤应变传感器，[3][4]被广泛应用于土木建筑、军事装备、航天器材等多个领域的结构健康监测。尤其是将光纤光栅与复作者简介：李煦，女，硕士研究生，主要从事树脂基复合材料健康监测研究；E-mail：lixu2006@163.com。1[5]合材料复合制作成智能材料，实现实时在线健康监测是未来发
7、展的趋势。为实现结构应变监测，光纤光栅器件须以一定的连接方式与被测物固定连接，通过与被测物的协同[6]变形，实现对被测物的应变测量。而在现有的技术手段中，将光纤传感器件利用粘接剂直接固定于构件表面，是最为直接、简单、可行的测量方法。所以当通过粘贴式光纤传感器测量基体应变时，胶黏剂的质量会直接影响到粘接层的应变传递，从而影响到光纤光栅的应变测量结果。所以选择合适的胶黏剂对光纤光栅测量结果的准确性有重要的意义。由于近年来碳纤维复合材料以其优异的性能成为了人们关注的焦点，使其不仅在航空航天领域，更在很多民用设施上应用广泛。
8、本文针对碳纤维增强复合材料基体，以三种双组份环氧型胶黏剂作为研究对象。分别使用三种胶黏剂将FBG贴在碳纤维复合材料试样上进行静力实验，并配合ABAQUS有限元软件进行模拟计算，选择出一种应变传递效果最好的胶粘剂用于FBG传感器的粘贴。2实验过程2.1实验材料实验采用的试样是用碳纤维增强环氧型预浸料通过热压罐工艺制作成的复合材料单向板。试样通过W
