”型智能懸臂梁傳感特性及應(yīng)用研究_碳纖維智能層-論文網(wǎng)

1、“型智能懸臂梁傳感特性及應(yīng)用研究型智能懸臂梁傳感特性及應(yīng)用研究_碳纖維智能層碳纖維智能層論文網(wǎng)論文網(wǎng)碳纖維復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能，作為一種結(jié)構(gòu)材料已被廣泛應(yīng)用于航空航天、土木工程以及人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，碳纖維復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電功能和力電效應(yīng)（電阻（率）隨應(yīng)變等力學(xué)參數(shù)線性可逆變化），具有結(jié)構(gòu)自監(jiān)測(cè)和電磁屏蔽等多種智能特性。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，樹脂基碳纖維復(fù)合材料作為一種智能材料，具有良好的靈敏度和穩(wěn)定性，可

2、通過監(jiān)測(cè)智能層電阻率的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)量。本文探討一種U型碳纖維樹脂基智能層作為傳感元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的檢測(cè)中的應(yīng)用相對(duì)于其他傳感元件(如應(yīng)變片、光纖傳感器件等)而言其具有本征特性的優(yōu)勢(shì)，因而在樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中具有潛在的應(yīng)用前景。1智能懸臂梁實(shí)驗(yàn)1.1測(cè)試原理以懸臂梁結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)明智能層的應(yīng)用原理，如圖1與圖2所示。將圖2所示長(zhǎng)為c的U型樹脂基碳纖維智能層貼在懸臂

3、梁上部，在自由端施加集中載荷F。由于碳纖維智能層測(cè)量的是懸臂梁的線應(yīng)變，需要確定荷載F與智能層所測(cè)線應(yīng)變之間的關(guān)系。圖1智能懸臂梁結(jié)構(gòu)圖2碳纖維智能層結(jié)構(gòu)假設(shè)懸臂梁臂長(zhǎng)為l，梁寬為b，厚度為h；樹脂基碳纖維智能層貼在距懸臂梁根部為a的位置上。又因?yàn)樘祭w維智能層的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于懸臂梁的剛度，即忽略智能層的剛度，其電阻變化所表征應(yīng)變即為懸臂梁對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的應(yīng)變。如圖1建立平面坐標(biāo)系，可以求得懸臂梁在a~ac段產(chǎn)生的線應(yīng)變：（1）如果碳纖維智能層貼

4、在a=0（固定端附近）的位置上，則（2）加載時(shí)，碳纖維智能層感受到的平均應(yīng)變相當(dāng)于在其長(zhǎng)度的一半（即）處懸臂梁的點(diǎn)應(yīng)變。1.2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備樹脂基碳纖維智能層的結(jié)構(gòu)如圖2所示，規(guī)格為100mmx20mm，用一束連續(xù)碳纖維做成近似U型的結(jié)構(gòu)，U型結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度約為90mm，寬度約為5mm；然后用導(dǎo)電銀膠在碳纖維束的兩端貼好電極，最后用調(diào)配好的E44環(huán)氧樹脂封裝。封裝后，放入烘箱60℃恒溫加熱10min，在室溫下固化24小時(shí)即可貼在懸臂梁上進(jìn)行測(cè)試。