内埋光纤光栅碳纤维增强复合材料层压板力学性能及拉伸应变监测

刘刚¹，张斌²，周玉敬^1,3，李伟东¹，包建文¹

1. 北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室,中航工业复合材料技术中心2. 国家国防科技工业局协作配套中心3. 机械科学研究总院先进制造技术研究中心

摘 要：将不同数量的光纤光栅埋植于复合材料层压板层间部位,研究了光纤光栅的埋植数量对层压板拉伸和压缩性能的影响及光纤光栅埋入对层压板层间结构的影响。此外,利用埋植在层压板内部的光纤光栅监测了层压板在拉伸过程中的应变变化,并与应变片监测结果进行了对比。试验结果表明,当在复合材料层压板中沿纤维方向埋入光纤光栅时,复合材料0°拉伸强度和模量略有降低。而当光纤光栅垂直于纤维方向埋入复合材料内部时,复合材料的90°拉伸强度和模量略有提高。对于压缩性能而言,由于光纤光栅在压缩过程中发生脆断,在复合材料内部产生损伤源,导致复合材料压缩强度有所降低,但当光纤光栅埋植数量较小时,对压缩模量的影响较小。层间形貌的显微观察结果表明,光纤光栅沿纤维方向埋入复合材料内部,在光纤光栅周围未形成树脂富集区,反之则将出现明显的富树脂区。

关键词：光纤光栅;复合材料层压板;力学性能;拉伸应变;