基于碳纤维光纤技术的智能结构健康监测系统

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基于热拉挤成成型的纤维复合结构在诸如桥梁拉索、机体、风机叶片等广泛的工程结构领域占据的市场份额逐渐扩大,但由于其电磁特性不显著,传统探测手段很难实现在线监测及故障诊断,承受大量载荷的结构一旦出现结构故障,未及时监测到可能对人员的生命财产造成极大威胁。纤维复合结构的智能化是实现结构健康监测和诊断的关键。本项目开发了一种基于超弱光纤光栅技术的碳纤维智能杆应变监测系统,可用低成本实现对结构健康的高保真稳定实时监测。具体工作如下:本项目提出了一种基于超弱光纤光栅的纤维复合技术,建立了不同温度、纤维含量及光纤涂层的热应力模型,分析热拉挤成型中应力对光纤损耗的影响;基于玻璃纤维、碳纤维和耐高温涂层研制新型三明治结构 的耐温光纤,减小热应力对光纤性能的影响,优化热拉挤工艺参数;开发基于复合材料的智能碳纤维筋及光缆产品,成功将成千上万的超弱光纤光栅传感单元嵌入复合材料,实现应变、温度、形变的高保真度感知。本技术已成功应用于桥梁项目上,可全方位实时综合监测桩基、锚杆、桥梁拉索。的应变、温度、形变等信息,为复合材料的智能化和全生命周期监测提供了高性价比的解决方案,强化了工程结构安全监管工作,保障了人民生命财产的安全。