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[2019年IEEE传感器会议 - 加拿大魁北克省蒙特利尔（2019.10.27-2019.10.30）] 2019年IEEE传感器会议 - 基于复合膜的光纤布拉格光栅压力传感器用于压力测量
摘要： 报道了一种基于光纤的压力传感器研发成果，该传感器采用光纤布拉格光栅（FBG）和玻璃纤维增强聚合物膜片，适用于空气动力学应用。FBG共粘合在膜片表面，用于测量施加压力导致膜片偏转所产生的应变。该传感器在0至35千帕范围内展现出56.7皮米/千帕的高灵敏度，最小分辨率达21帕。研究对比并讨论了数学模型输出结果、有限元分析结果与实验数据。
关键词： 玻璃纤维增强聚合物，有限元分析，光纤布拉格光栅，光学压力传感器
更新于2025-09-16 10:30:52
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[美国机械工程师学会2018年智能材料、自适应结构与智能系统会议 - 美国德克萨斯州圣安东尼奥（2018年9月10日星期一）] 第一卷：多功能材料的开发与表征；自适应系统的建模、仿真与控制；集成系统设计与实施 - 用于自适应刚度应用的复合压电与玻璃纤维增强聚合物梁的仿真
摘要： 玻璃纤维增强聚合物（GFRP）梁相比传统材料减重超过20%，且不影响系统性能或疲劳寿命。这类梁正被研究用于汽车板簧悬架系统以降低整车重量，从而提升燃油效率。该系统承受幅值较大但频率相对恒定的机械振动，是能量收集应用的理想场景。本研究通过用压电纤维层替代不同复合层，分析其对GFRP梁性能的影响及挠度、刚度的变化结果。计算了梁内压电纤维层变化时的最大挠度和应力。首先在ABAQUS/CAE中对简支多压电层梁进行初始仿真：该梁采用对称压电层夹持S2玻璃纤维增强聚合物层的结构，参照传统单板簧悬架设计，总尺寸为1480×72×37毫米3，预拱度27毫米。压电层与GFRP层尺寸相同，初始假设具有各向同性体特性。加载条件模拟板簧工况，对应R=0.2至0.4应力比（重型悬架疲劳分析常用值）下的循环应力，最大应力基于使底面受拉所需的单调载荷。随后将结果导入Matlab纤维取向优化算法，分析通用铺层序列[0°/45°]s，并考察正交铺层[0°/90°]s和斜交铺层[+45°/-45°]s的应力分布。分别优化GFRP层纤维取向以最大化刚度，以及压电纤维层在最小化刚度影响的同时降低挠度。这些纤维还可通过施加电场改变梁的刚度。最终将最优纤维取向参数反馈至ABAQUS/CAE模型，进行考虑各层纤维取向效应的精细化仿真。
关键词： 自适应刚度、复合梁、玻璃纤维增强聚合物、能量收集、压电材料
更新于2025-09-09 09:28:46