基于长标距光纤光栅传感技术的智能碳纤维筋性能研究

作     者：邓朗妮 刘雁冰 李华 邹易清 石伟 廖羚 DENG Langni;LIU Yanbing;LI Hua;ZOU Yiqing;SHI Wei;LIAO Ling

作者机构：广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 柳州欧维姆机械股份有限公司广西柳州545005 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51568008) 广西科技计划重大专项项目(桂科AA22068066) 广西重点研发计划项目(2023AB01364) 柳州市中央引导地方科技发展资金专项-自由探索类基础研究(2023JRZ0101) 柳州市科技计划重大专项项目(2022AAC0102) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第21卷第7期

页      码：2815-2826页

摘      要：光纤光栅(FBG)传感技术以其抗干扰、传感与传输一体化等优点,成为CFRP拉索智能监测重点研究方向之一。然而,传统CFRP拉索智能监测属于点式或局部传感,难以满足服役全时感知及高量程监测需求。因此,提出将长标距FBG传感技术与螺旋倾斜式技术复合,研制一种智能CFRP筋,并通过循环静力拉伸、低周疲劳(高应力状态下)与极限静力拉伸试验,探究各试验条件下智能CFRP筋的力学及传感性能和试验后性能损失情况。试验表明:智能CFRP筋应变传感性能在不同工况(15 kN、42 kN)下3次循环拉伸的线性相关系数均大于0.99,说明智能CFRP筋应变传感性能较好,具有可重复性,同时将FBG监测值与应变片监测值进行对比,表现出较好的吻合性。低周疲劳试验过程中FBG监测值与疲劳荷载变化规律一致,且监测值与理论应变上下限误差少于8%,试验过程中未出现数据异常、应变感知迟滞等现象,FBG存活率达到100%,验证了智能CFRP筋良好的应变传感性能,可实现智能CFRP筋轴向动应变的监测。在极限静力拉伸试验中,FBG最大波长变化量达13 454 pm,监测应变达到了11 000με以上,可实现智能CFRP筋更大量程应变的监测。经过3次循环静力拉伸和低周疲劳试验后智能CFRP筋的FBG监测值线性相关系数相比对照组试件有所提高,智能CFRP筋极限荷载有所降低,FBG应变监测量程受影响较小,前期试验主要对智能CFRP筋筋材造成了累积损伤。试验结果可为CFRP拉索智能监测的理论设计和研究提供重要的依据。

主 题 词：光纤布拉格光栅 碳纤维复合材料 拉伸试验 低周疲劳 应变传感 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231698

馆 藏 号：203130094...