基于編入光纖傳感器的三維編織復合材料性能研究.pdf

1、本文從材料結構的設計思想出發(fā),對光纖傳感器編入三維編織復合材料結構內部的細觀胞元模型、組分性能關系以及光纖傳感技術用于編織材料性能的測試作了初步的理論和實驗研究.首先,建立了兩種不同的光纖傳感器編入三維編織復合材料結構方法下的內胞模型,研究了其內胞模型中光纖與紗線接觸線形狀以及體積關系,給出了胞元模型中不同組分的纖維體積含量的表達式,得出一些相應的結論.從先前的幾何分析出發(fā),基于修正傾斜層板理論模型,推導了不同光纖傳感器編入編織結構方式

2、的剛度性能預報公式,計算了材料結構模型的彈性模量和泊松比,建立了Michelson干涉型傳感測試實驗系統進行實驗.實驗結果驗證了修正傾斜層板模型理論的合理性.荷載在胞元模型中的分配和傳遞是研究分析光纖傳感器在編織結構內部進行結構性能參數測試的重要環(huán)節(jié)之一,本文對編入光纖的單胞進行了理論分析,研究了編入光纖的三維編織復合材料內胞和面胞的布爾生成過程,結合設定的邊界條件和連續(xù)條件,在變分原理的基礎上,對于空間組合的多相介質系統,建立各項的格

3、林函數和基體、紗線和光纖部分及相互界面上的平衡解析方程.同時對單胞模型運用有限元結構分析軟件進行幾何建模,分析了單胞模型等價于實驗形式的相似等效連續(xù)條件和邊界條件.光纖Bragg光柵傳感器靈敏度高,可實現點測量和準分布測量.采用光纖Bragg光柵編入編織復合材料結構內部,建立了拉伸測試的光纖Bragg光柵傳感系統并對結構內部應變進行了檢測,并將實驗結果與等效邊界條件下模擬分析的計算結果作了比較.最后,針對編入光纖光柵的三維編織復合材料試