DOI: 10.17586/1023-5086-2018-85-06-71-77

Волоконные брегговские решётки для мониторинга внеавтоклавного технологического процесса изготовления композитов

Zhan Yage, Feng Changheng, Shen Ziyang, Xie Nabing, Liu Hong, Xiong Feng, Wang Shijie, Sun Zeyu, Yu Muhuo

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Yage Zhan, Changheng Feng, Ziyang Shen, Nabing Xie, Hong Liu, Feng Xiong, Shijie Wang, Zeyu Sun, Muhuo Yu Fiber bragg grating monitoring for composites in out of autoclave curing process (Волоконные брегговские решётки для мониторинга внеавтоклавного технологического процесса изготовления композитов) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 6. С. 71–77. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-06-71-77

Yage Zhan, Changheng Feng, Ziyang Shen, Nabing Xie, Hong Liu, Feng Xiong, Shijie Wang, Zeyu Sun, Muhuo Yu Fiber bragg grating monitoring for composites in out of autoclave curing process (Волоконные брегговские решётки для мониторинга внеавтоклавного технологического процесса изготовления композитов) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 6. P. 71–77. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-06-71-77

Ссылка на англоязычную версию:

Yage Zhan, Changheng Feng, Ziyang Shen, Nabing Xie, Hong Liu, Feng Xiong, Shijie Wang, Zeyu Sun, and Muhuo Yu, "Fiber Bragg grating monitoring for composites in the out-of-autoclave curing process," Journal of Optical Technology. 85(6), 371-376 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000371

Аннотация:

В технологическом процессе изготовления композитов важнейшими параметрами являются температура и деформации. Создан свободный от деформаций волоконный датчик температуры посредством инкапсулирования волоконной брегговской решётки в керамическую трубку. В композит вводились свободная брегговская решётка и решётка, инкапсулированная в керамическую трубку. Проводился мониторинг температуры и деформаций во внеавтоклавном процессе технологической обработки. Точность измерений температуры была подтверждена путём сравнения результатов, полученных с применением обычных решёток, решёток, устойчивых к высоким температурам, и термопар. Показано, что решётки, устойчивые к высоким температурам, наиболее подходят для мониторинга высокотемпературных внеавтоклавных технологических процессов изготовления композитов. Результаты могут быть использованы при разработке методов многопараметрического мониторинга этих процессов.

Ключевые слова:

датчик, решётка, многопараметрический мониторинг, композитные материалы, внеавтоклавный процесс

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Национального инженерного исследовательского центра, компании Shanghai Aircraft Manufacturing Co. Ltd (COMAC-SFGS-2016-33236), университета Donghua, фондов фундаментальных исследований центральных университетов (проект № 17D128105).

Коды OCIS: 060.3735

Список источников:

1. Hadzica R., Johna S., Herszberg I. Structural integrity analysis of embedded optical fibres in composite structures // Compos. Struct. 1999. V. 47. № 12. P. 759–765.
2. Majumder M., Gangopadhyay T.K., Chakraborty A.K., Dasgupta K., Bhattacharya D.K. Fibre Bragg gratings in structural health monitoring-present status and applications // Sensor. Actuat. A-phys. 2008. V. 147. № 9. P. 150–164.
3. Kim S.-W. Characteristics of strain transfer and the reflected spectrum of a metal-coated fiber Bragg grating sensor // Opt. Laser. Eng. 2017. V. 96. № 9. P. 83–93.

4. Tsukada T., Takeda S.-i., Minakuchi S., Iwahori Y., Takeda N. Evaluation of the influence of cooling rate on residual strain development in unidirectional carbon fibre/polyphenylenesulfide laminates using embedded fibre Bragg grating sensors // J. Compos. Mater. 2017. V. 51. № 7. P. 1849–1859.
5. Mulle M., Wafai H., Yudhanto A., Lubineau G., Yaldiz R., Schijve W., Verghese N. Process monitoring of glass reinforced polypropylene laminates using fiber Bragg gratings // Compos. Sci. Technol. 2016. V. 123. № 2. P. 143–150.
6. Jenkins R.B., Joyce P., Mechtel D. Localized temperature variations in laser-irradiated composites with embedded fiber Bragg grating sensors // Sensors-basel. 2017. V. 17. № 2. P. 251.
7. Tian H., Wang J., Ji Y.D., Ye C.S., Hu H.X. The monitoring of cure-induced residual stress by fiber Bragg grating sensors // Materials review. 2012. V. 26. № 10. P. 111–114.
8. Qin W., Wu X.H., Cao M.S. Monitoring for residual strain of resin cure during the process of RTM composites // Journal of Aeronautical Materials. 2005. V. 25. № 4. P. 50–52.
9. Parlevliet P.P., Bersee H.E.N., Beukers A. Measurement of (post-)curing strain development with fiber Bragg gratings // Polym. Test. 2010. V. 29. № 3. P. 291–301.
10. Grunenfeldera L.K., Dillsb A., Centeab T., Nutta S. Effect of prepreg format on defect control in out-of-autoclave processing // Compos. Part. A-Appl. S. 2017. V. 93. № 2. P. 88–99.
11. Centea T., Grunenfelder L.K., Nutt S.R. A review of out-of-autoclave prepregs-material properties, process phenomena, and manufacturing considerations // Compos. Part. A-Appl. S. 2015. V. 70. № 3. P. 132–154.
12. Sengupta S., Ghorai S.K., Biswas P. Design of superstructure fiber Bragg grating with efficient mode coupling for simultaneous strain and temperature measurement with low cross-sensitivity // IEEE. Sens. J. 2016. V. 16. № 11. P. 7941–7949.
13. Zhao Y., Gu Y.F., Lv R.Q., Yang Y. A small probe-type flowmeter based on the differential fiber Bragg grating measurement method // IEEE. T. Instrum. Meas. 2017. V. 66. № 3. P. 3.
14. Li T.L., Tan Y.G., Han X., Zheng K., Zhou Z.D. Diaphragm based fiber Bragg grating acceleration sensor with temperature compensation // Sensors-basel. 2017. V. 17. № 1. P. 218.