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GFRP封装光纤光栅应变传感器疲劳性能研究

784    2019-01-30

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作者:吴禹希1, 周智2, 马文龙3, 肖开乾4, 梁冠亭4, 白石5

作者单位:1. 大连理工大学土木工程学院, 辽宁 大连 116024;
2. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024;
3. 智性科技南通有限公司, 江苏 南通 226000;
4. 武汉市市政建设集团有限公司, 湖北 武汉 430056;
5. 智性纤维复合加固南通有限公司, 江苏 南通 226010


关键词:光纤布拉格光栅;应变传感器;疲劳;纤维增强树脂;疲劳实验


摘要:

针对光纤光栅传感器疲劳性能不佳制约其工程化应用的问题,该文对一种高疲劳玻璃纤维增强聚合物(glassfiber reinforced plastic,GFRP)封装的光纤光栅应变传感器进行疲劳性能研究。首先,介绍该传感器的结构型式,并进行静态性能标定。然后,通过疲劳实验研究传感器在长期荷载作用下的疲劳性能,设置应变为10 000,8 000,7 000,6 000,2 000 με,采用等幅正弦波加载方式,加载频率为10 Hz。实验结果表明:传感器的非线性误差均小于2%,重复性误差均小于0.5%,灵敏度系数略有波动,其值均小于2%,在6 000 με条件下疲劳寿命可达200万次以上。传感器各项性能参数满足结构长期安全监测需求,具有较高的抗疲劳能力。最后给出的传感器疲劳寿命曲线,可为传感器剩余寿命预报及传感器的更换提供参考。


Research on fatigue properties of fiber grating strain sensor packaged by GFRP
WU Yuxi1, ZHOU Zhi2, MA Wenlong3, XIAO Kaiqian4, LIANG Guanting4, BAI Shi5
1. School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;
2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;
3. Zhixing Intelligent Technology Co., Ltd., Nantong 226000, China;
4. Wuhan Municipal Construction Group Co.,Ltd., Wuhan 430056, China;
5. Zhixing FRP Reinforcement Nantong Co.,Ltd., Nantong 226010, China
Abstract: The fatigue property of FBG sensors restricts their engineering application. The fatigue performance of a FBG sensor packaged by GFRP is studied. First, the structure of the sensor is introduced and its static performance is calibrated. Then, the fatigue property of the sensor under long-term loading is studied by fatigue test. The strain is set at 10 000, 8 000, 7 000, 6 000, 2 000 με with equal amplitude sine wave, the loading frequency is 10 Hz. The results show that nonlinear errors are all less than 2% and repeatability errors are all less than 0.5%. The sensitivity coefficient fluctuates slightly, but it does not exceed 2%. Under the condition of 6 000 με, the fatigue life can reach more than 2 million times, which meet the demand of sensor applications, the sensor has high fatigue resistance. At last, a fatigue life curve is obtained, which can providereference for the prediction of sensor remaining life and the replacement.
Keywords: fiber Bragg gratings;strain sensor;fatigue;fiber reinforced polymer;fatigue test
2019, 45(1):94-98  收稿日期: 2018-02-04;收到修改稿日期: 2018-04-21
基金项目: 湖北省交通运输科技项目计划(2016600205)
作者简介: 吴禹希(1993-),女,辽宁大连市人,硕士研究生,专业方向为智能传感器与结构健康监测
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