基于FBG傳感器的CFRP機翼油箱拐角殘余應力研究.pdf

1、機翼油箱拐角殘余應力影響機翼的安全而復合材料結構的殘余應力測試是一個工業(yè)難題。本文采用FBG傳感器監(jiān)測CFRP拐角結構固化過程的殘余應力，遵循減少殘余應力的原則優(yōu)化了拐角結構的成型工藝。
　　首先測定了碳纖維預浸料的彎曲性能和樹脂含量，然后標定FBG傳感器的軸向應力系數(shù)、溫度靈敏度系數(shù)，并測試其溫度穩(wěn)定性。結果表明：同批次FBG傳感器的軸向應力和溫度加載與中心波長值之間存在明顯的線性關系且其軸向應力系數(shù)和溫度靈敏度系數(shù)均接近，分別

2、為1.383×10-5pm/Pa和10.173pm/℃；同批次FBG傳感器高溫的溫度穩(wěn)定性優(yōu)于低溫的溫度穩(wěn)定性，傳感器無論處于高溫還是低溫，均能表現(xiàn)出較高的溫度穩(wěn)定性。
　　其次，本文從不同位置、鋪層角度、鋪層厚度、鋪層層數(shù)以及不同內(nèi)外角和模具六個方面研究了CFRP機翼油箱拐角的殘余應力，設計了不同的鋪層結構并且在測試位置埋置了監(jiān)測光柵和溫度補償光柵，將整個固化成型過程進行實時應力和溫度監(jiān)測，24h后檢測層合板內(nèi)部殘余應力。然后選

3、出殷鋼模具制作的層合板進行回爐測試，研究回爐對殘余應力大小的影響。
　　根據(jù)實驗結果可以得出結論：①同一層合板中拐角處的殘余應力值比平板處的數(shù)值小2.1MPa；②層合板越厚，拐角處殘余應力趨向于拉應力，平板處的收縮應力更大；③層合板中鋪層角度越大，拐角處殘余應力越大；④當層合板較厚時底層受到模具的束縛，表現(xiàn)的收縮應力要較大于表層，相差40.89MPa；⑤當用不同內(nèi)外角的模具制作層合板時拐角半徑越小則曲率越小，拐角處收縮應力越大；⑥