[發明專利]一種FRP-FBG應變傳感器疲勞試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911248740.6
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN111023989B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 朱萍玉;劉盼;黃孟姣;劉征;張楠;張浩鈺
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 任毅

本發明公開了一種FRP?FBG應變傳感器疲勞試驗裝置及方法，梁、FRP?FBG應變傳感器與實際被測對象材料一致，很好地解決了材料的相容性，使得FRP?FBG傳感器在長期的疲勞試驗期間不脫落，提高了FRP?FBG應變傳感器進行長期結構健康監測的性能以及服役期壽命的可靠性分析，同時提供一種疲勞試驗方法，在疲勞試驗中，梁變形的大小與被測對象疲勞試驗工況保持一致，使得FRP?FBG應變傳感器疲勞試驗結果更加可靠、更具有參考價值。此發明用于疲勞試驗技術領域。

技術領域

本發明涉及疲勞試驗技術領域，特別是涉及一種FRP-FBG應變傳感器疲勞試驗裝置及方法。

背景技術

光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，FBG)傳感器屬于光纖傳感器的一種，其傳感器原理是通過外界物理量對光纖布拉格波長的調制來獲取該物理量的變化信息，是一種波長調制型傳感器。光纖光柵傳感器可以實現對溫度、應變的直接測量，可以貼在結構的表面或預先埋入結構中，對結構同時進行健康檢測，并由此分析結構受到沖擊、腐蝕等破壞后的損傷情況。近年來，光纖光柵傳感器由于質輕、徑細能直接埋入或進行封裝后用于工程結構監測。

由于裸光纖光柵比較脆弱，在工程實際中非常容易脆斷，因而需要對其進行封裝保護后使用。纖維增強樹脂復合材料可以通過熱壓固化制成疊層材料，易于設計，且強度高，因此，可用作封裝FBG的材料，既能有效保護光纖，又可在制作中保證FBG傳感器的完好，從而提高FBG在實際使用中的存活率。

纖維增強復合材料封裝后的FBG應變傳感器可以貼在結構的表面進行結構狀態和健康監測，但由于所監測對象的不同，FBG傳感器粘貼基體的材質各異，從而帶來材料的相容性問題，導致FBG在長期服役期間與被測對象脫離，進而影響傳感器系統的使用效果。對纖維增強復合材料封裝后的FBG傳感器進行服役壽命期的疲勞試驗顯得尤為重要。現有的結構力學疲勞試驗主要有三點彎曲和四點彎曲等裝置，可以用于對FBG傳感器進行疲勞試驗，但這些疲勞實驗裝置中的梁主要采用金屬，與傳感器應用的對象(如碳纖維和玻璃纖維結構件)及工況并不完全匹配，這樣的疲勞試驗結果，與實際服役下的運行情況對比可能造成大的差別，導致所作的疲勞試驗結果對實際使用的指導依據并不可靠。

因此，亟需一種對光纖光柵傳感器結構健康監測的性能及壽命進行可靠性分析的裝置及方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高長期監測性能以及服役期壽命的可靠性分析的FRP-FBG應變傳感器疲勞試驗裝置及方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種FRP-FBG應變傳感器疲勞試驗裝置，其包括試驗臺，所述試驗臺上安裝有兩個間隔設置的支撐底座，兩所述支撐底座之間安裝有梁，兩所述支撐底座和梁形成簡支梁結構，所述梁的兩端設置有試件擋板，兩所述支撐底座的左右兩側還設置有第一左右限位擋板，所述第一左右限位擋板可以限制梁左右移動，所述梁的上下表面粘貼有FRP-FBG應變傳感器，所述FRP-FBG應變傳感器的兩側設置有壓輥，兩所述壓輥安裝在梁上，兩所述壓輥之間安裝有用于給梁施加載荷的加載結構件，所述加載結構件底端與兩所述壓輥接觸，所述加載結構件的上端螺釘固定有連接件，所述連接件與一疲勞試驗機的振動軸連接，所述梁與FRP-FBG應變傳感器的制作材料相同。

進一步作為本發明技術方案的改進，兩所述支撐底座的長度方向可調整以滿足不同尺寸的梁。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述試驗臺上設置有若干間隔平行設置的滑軌,兩所述支撐底座分別安裝在滑軌內。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述支撐底座和試件擋板安裝固定有若干夾具，所述夾具固定在滑軌內。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述夾具的表面設置有螺栓，所述夾具和試驗臺之間安裝墊塊并通過螺栓鎖緊固定。