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本文在国家自然科学基金资助项目《基于核安全壳应力监测的复合敏感层传感机理及成像》的资助下,以结构的健康监测与碳纤维智能层的实验测量应用为目的,将碳纤维复合材料制成独立传感元件,即可直接监测结构的变形,又可应用于引伸计的实验测量。在课题组相关研究的基础上,对需要研究的问题进行理论分析,并开展相关实验。
主要成果如下:
1.研制新制作工艺,制作出直线型树脂基碳纤维智能层与U型树脂基碳纤维智能层两种试样。
2.制作碳纤维智能层悬臂梁;分别对两种智能悬臂梁进行单调与循环加载测试,研究其电阻周期变化稳定性和电阻率-应变、电阻率-位移、电阻率-力变化关系;并对两种智能层的灵敏度、线性度、迟滞、重复性与零点漂移等传感特性进行计算;比较两种智能层的传感特性。实验表明树脂基U型碳纤维智能层具有较好的传感特性。
3.研制U型树脂基碳纤维智能引伸计,并进行相关实验:在实验数据的基础上分析了如灵敏度、线性度、迟滞、重复性与零点漂移等传感特性,验证树脂基碳纤维智能引伸计的可行性。
4.计算树脂基碳纤维单侧引伸计在试样受偏心加载时的测量误差;对树脂基碳纤维双侧引伸计进行初步理论计算,简要阐述双侧引伸计的优点,并对其灵敏度进行推导。