”型智能懸臂梁傳感特性及應用研究_碳纖維智能層-論文網(wǎng)

1、“型智能懸臂梁傳感特性及應用研究型智能懸臂梁傳感特性及應用研究_碳纖維智能層碳纖維智能層論文網(wǎng)論文網(wǎng)碳纖維復合材料具有良好的力學性能和穩(wěn)定的化學性能，作為一種結(jié)構材料已被廣泛應用于航空航天、土木工程以及人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€領域。同時，碳纖維復合材料具有良好的導電功能和力電效應（電阻（率）隨應變等力學參數(shù)線性可逆變化），具有結(jié)構自監(jiān)測和電磁屏蔽等多種智能特性。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，樹脂基碳纖維復合材料作為一種智能材料，具有良好的靈敏度和穩(wěn)定性，可

2、通過監(jiān)測智能層電阻率的變化，從而實現(xiàn)對結(jié)構的應變測量。本文探討一種U型碳纖維樹脂基智能層作為傳感元件，具有結(jié)構簡單，穩(wěn)定性好，靈敏度高等優(yōu)點，尤其是在樹脂基復合材料結(jié)構的檢測中的應用相對于其他傳感元件(如應變片、光纖傳感器件等)而言其具有本征特性的優(yōu)勢，因而在樹脂基復合材料結(jié)構監(jiān)測中具有潛在的應用前景。1智能懸臂梁實驗1.1測試原理以懸臂梁結(jié)構形式來說明智能層的應用原理，如圖1與圖2所示。將圖2所示長為c的U型樹脂基碳纖維智能層貼在懸臂

3、梁上部，在自由端施加集中載荷F。由于碳纖維智能層測量的是懸臂梁的線應變，需要確定荷載F與智能層所測線應變之間的關系。圖1智能懸臂梁結(jié)構圖2碳纖維智能層結(jié)構假設懸臂梁臂長為l，梁寬為b，厚度為h；樹脂基碳纖維智能層貼在距懸臂梁根部為a的位置上。又因為碳纖維智能層的剛度遠遠小于懸臂梁的剛度，即忽略智能層的剛度，其電阻變化所表征應變即為懸臂梁對應點處的應變。如圖1建立平面坐標系，可以求得懸臂梁在a~ac段產(chǎn)生的線應變：（1）如果碳纖維智能層貼

4、在a=0（固定端附近）的位置上，則（2）加載時，碳纖維智能層感受到的平均應變相當于在其長度的一半（即）處懸臂梁的點應變。1.2實驗準備樹脂基碳纖維智能層的結(jié)構如圖2所示，規(guī)格為100mmx20mm，用一束連續(xù)碳纖維做成近似U型的結(jié)構，U型結(jié)構的長度約為90mm，寬度約為5mm；然后用導電銀膠在碳纖維束的兩端貼好電極，最后用調(diào)配好的E44環(huán)氧樹脂封裝。封裝后，放入烘箱60℃恒溫加熱10min，在室溫下固化24小時即可貼在懸臂梁上進行測試。