研究目的
研究和论证光纤布拉格光栅（FBG）传感器用于复合材料结构健康监测（SHM）的可行性。
研究成果
光纤光栅传感器适用于复合材料结构的健康监测，与应变片相比能提供更精确且噪声更小的应变数据。嵌入式传感器具有更强的耐久性。采用几何非线性的有限元分析能更好地表征应变值。未来工作可开展损伤检测研究。
研究不足
有限元分析中未考虑材料非线性，这可能导致高载荷下出现偏差。传感器错位可能影响精度。层间嵌入的光纤光栅传感器更耐用，但表面粘贴的传感器可能在疲劳条件下失效。
1：实验设计与方法选择：
研究通过设计实验测试复合梁在静态拉伸、静态扭转和疲劳扭转载荷下的光纤光栅（FBG）传感器性能，并采用ABAQUS?软件进行有限元分析（FEA）与实验结果对比。
2：样本选择与数据来源：
制备了采用特定铺层顺序的玻璃纤维-环氧树脂预浸料复合梁，在梁体中嵌入或表面粘贴FBG传感器与应变片。
3：实验设备与材料清单：
包括MTS轴向试验系统、MTS 809轴向/扭转试验系统、SmartScan Aero询问器、Smart Fibres公司的FBG传感器、应变片，以及玻璃纤维-环氧树脂预浸料和特氟龙管等材料。
4：实验流程与操作规范：
制备含嵌入式传感器的梁体，经高压灭菌固化后施加受控载荷进行测试，采集应变、力、扭矩及位移数据，并重复测试以确保可靠性。
5：数据分析方法：
对比FBG传感器与应变片的应变数据（含移动平均法噪声分析），并将有限元结果与实验数据相互验证。
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SmartScan Aero Interrogator
Smart Fibres
Device which beams laser light into the ?bre optic cable and measures the change in the Bragg wavelength of a FBG sensor, then transforms the wavelength data into strain data.
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FBG sensor
Single FBG recorded on Single Mode ?bre optic cables
Smart Fibres
Optical strain sensor based on the re?ection of light with a precise wavelength called Bragg wavelength, used for strain measurement in structural health monitoring.
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MTS Axial Test System
MTS
Test system used to apply static tensile load to composite beams, measuring axial force and displacements.
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MTS 809 Axial/Torsional Test System
MTS
Test system used to apply tension and torsional loads simultaneously, measuring torque, axial force, and axial displacement.
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ABAQUS
Dassault Systèmes
Commercial ?nite element code used for finite element analyses of composite beams under tension and torsional loads.
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Strain gauge
Sensor used for strain measurement, compared with FBG sensors for noise content and accuracy.
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