本文論述了應用光纖傳感器對RTM的固化過程及制品疲勞損傷進行監測的技術方法。研究中,采用的增強材料為玻璃布,環氧樹脂作基體。應用兩種光纖應變傳感器進行應變測定,一種是Bragg 光柵(FBG) 傳感器;另一種是外置式Fabry - perot 干涉型(EFPI) 傳感器。傳感器埋入方向與樹脂流動方向垂直或平行。研究結果表明:垂直埋入的FBG傳感器在被固化樹脂約束前,復觀性差。另外,還發現FBG和EFPI 傳感器在冷態下具有良好的準確性。平行埋入的FBG傳感器在模塑工藝中表現出良好的復觀性。標距為1mm 和4mm 的傳感器的應變現象不同。上述結果說明,將光纖傳感器埋入FRP 中,光纖傳感器的埋入結構和標距對應變測量的精度有影響。利用埋入的光纖傳感器進行固化監測,然后再循環加載試驗,測定其內應變。循環加載試驗的結果是用FBG傳感器測得的應變與粘貼應變片測得的應變具有良好的一致性。本項研究得出的結論是:通過埋入FBG應變傳感器可對RTM成型FRP 工藝過程和使用過程中的內應變進行有效地監測。
使用組裝型傳感器進行固化監測及健康監測的技術有利于纖維增強塑料( FRP) 的低成本化及高
可靠性。在固化監測中, 快速測定的樹脂固化度、成形壓力、成形溫度、孔隙及局部發生的殘余應力等數據, 可以用來控制成形工藝, 因此有可能縮短成形時間。而且, 由于減少了固化不良和初期缺陷, 制品的質量得到提高, 可大幅度簡化質量檢查過程。健康監測是監測加在材料上的應力、應變、溫度、超負荷及由于疲勞產生的內部損傷。由于快速監測, 提高了材料、結構的可靠性, 簡化了檢查周期, 降低了使用成本。
用于FRP 固化及健康監測的傳感器有很多種類, 其中小型、質輕且可撓性、耐老化性好的光纖
傳感器較適合FRP , 因此, 有很多使用光纖傳感器進行FRP 的固化及健康監測的研究。有些光纖傳感器專用于固化監測, 如近紅外線分光傳感器(NIRS) 、螢光傳感器、折射率傳感器等。NIRS 及螢光分析傳感器用于觀測固化反應時的樹脂和固化劑的化學構成的變化;折射率傳感器是通過光纖/ 樹脂界面的反射率來測定固化時樹脂的折射率變化。光纖應變傳感器最大的特征是在產品成形及使用過程中都可應用。光纖應變傳感器能捕捉到固化過程中樹脂的體積變化, 由此可測定殘余應力。