层状碳纤维复合材料结构热应变光纤传感特性研究 |
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引用本文: | 胡雪雯,张泽敏,郭智,周康鹏,孙广开.层状碳纤维复合材料结构热应变光纤传感特性研究[J].航天器工程,2023(2):39-47. |
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作者姓名: | 胡雪雯 张泽敏 郭智 周康鹏 孙广开 |
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作者单位: | 1. 北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心;2. 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院;3. 北京空间机电研究所;4. 天津大学精密仪器与光电子工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(51705024); |
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摘 要: | 针对高分辨率遥感卫星关键载荷复合材料支撑结构热变形光纤在轨监测需求,研究层状复合材料结构热应变光纤光栅传感特性。首先,采用有限元方法分析得出层状复合材料结构在局部热载荷作用下热应变场分布特征;然后,制作层状复合材料结构试件,建立光纤光栅热应变监测实验系统;最后,以同样尺寸的铝合金结构为对比试件,实验分析T700级碳纤维增强复合材料层压板的热应变传感特性。实验数据表明,在30~100℃范围内,碳纤维复合材料结构热应变随温度升高而近似线性增大,但其热应变量明显小于同一温度下铝合金结构热应变;碳纤维复合材料的热应变场呈各向异性分布特征,100℃时其轴向和径向应变的光纤光栅测量值分别为155.8με、181.3με,与仿真计算结果的平均相对误差为1.58%、1.52%。利用光纤光栅传感器能够有效测量碳纤维复合材料结构的热应变,研究结果可为高分辨率遥感卫星层状复合材料结构光纤在轨监测提供参考。
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关 键 词: | 层状碳纤维复合材料 有限元仿真 光纤传感 遥感卫星 热应变 |
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