【专栏】飞机结构静强度应变现场测试手段展望

目前飞机结构静强度应变现场主要的测试手段为使用电阻应变计测量系统,但电阻应变计测量系统存在抗电磁干扰差、引线过多以及一致性难以保证等问题,测试效果难以保证。近年来,光纤传感以及非接触光学测量手段的迅速发展,为飞机结构静强度应变现场测试提供了多种选择。本文通过分析以数字图像相关法技术为代表的新技术的特点,如通过进行非接触操作消除安装过程中所带来的分散性误差以及不确定性,在应对某些需要定性分析的飞机静强度试验场合时可以实时给出三维应变和位移场数据,使测量技术更加直观,以及可溯源性更好、更容易保证计量特性的稳定等,对未来飞机结构静强度应变现场测试手段进行了展望,以期为相关部门和机构提供参考。     

An investigation on anti-impact and penetration performance of basalt fiber composites with different weave and lay-up modes

The woven basalt fiber composites (WBFC) and the unidirectional [0°/90°/45°/-45°]_s basalt fiber composites (UBFC) were prepared by hot-pressing. Three-point bending test, low velocity impact test, and ballistic test were performed to the prepared composites. After the tests, the specimens were recovered and analyzed for micromorphology. Three-point bending tests show that both the bending strength and stiffness of the WBFC surpass those of the UBFC. Low velocity impact test results show that the low velocity impact resistance to hemispherical impactor of the UBFC is higher than that of the WBFC, but the low velocity impact resistance to sharp impactor of the UBFC is lower than that of the WBFC. For the ballistic test, it can be found that the ballistic property of the UBFC is higher than that of the WBFC. After the tests, microscopic analysis of the specimens was applied, and their failure mechanism was discussed. The main failure modes of the UBFC are delamination and fibers breakage under the above loading conditions while the main failure mode of the WBFC is fibers breakage. Although delamination damage can be found in the WBFC under the above loading conditions, the degree of delamination is far less than that of the UBFC.     

SiC纤维表面CVD SiC涂层对其单丝强度的影响

采用化学气相沉积(CVD, Chemical Vapor Deposition)工艺在KD-I型SiC纤维表面制备了SiC涂层,选择2h、4h、6h和8h四个时间点研究了沉积时间对纤维性能的影响.结果表明:具有CVD SiC涂层的SiC纤维较无涂层的纤维来说强度有所下降;在所研究的沉积时间范围内,随着沉积时间的增加,涂层的厚度有所增加,涂层由不连续的岛状转变为连续层状,纤维的单丝强度出现了先升后降的趋势.     

几种带补偿功能的三光纤传感器的分析

在单光纤对光耦合模型的基础上 ,研究了三种带补偿功能的三光纤反射式位移传感器 ,建立了通用的光耦合的数学模型。仿真研究了它们的位移特性 ,并比较了它们的优缺点。研究结果表明 ,采用三光纤的光纤位移传感器不但线性范围、位移灵敏度和线性度等特性得到较好改善 ,而且可以有效地消除光源功率波动和反射面的反射率变化等因素对位移测量的影响     

一种强度补偿反射式光纤位移传感器的研究

:提出一种等间距排列的三探头反射式光纤位移传感器 ,该传感器通过双路接收的方法来实现光强补偿。从理论上对该种传感器的补偿机理作了详细的分析 ,得出了位移特性调制函数的表达式 ,给出了仿真曲线。结果表明 ,这种光纤传感器可以有效地消除因光源光强波动、表面反射率以及光纤传输损耗的改变对输出特性的影响     

光纤布拉格光栅的光学特性及其应用

介绍了光纤布拉格(Bragg)光栅的种类和制作,用耦合波理论分析了其基本的光反射性质,包括峰值反射率和反射半高全宽度,结果表明光纤Bragg光栅拥有独特的光反射特性.同时对光纤Bragg光栅在光纤通信、光纤传感器、滤波器等方面的应用进行了介绍和展望,表明光纤Bragg光栅将对整个光纤技术领域产生重要影响.     

正弦波调制的光纤环本征频率测量方法

为了弥补传统光纤环本征频率测量方法中方波调制存在死区的缺陷,提出正弦波调制的本征频率测量方法。对正弦波调制下的光纤陀螺输出信号进行分析,得到二次谐波幅度与调制频率间的二次函数关系,通过计算抛物线顶点即可求得本征频率。依据该原理对已有的光纤陀螺进行升级改造,研制了一套本征频率测量系统。试验结果表明:该方法可达到1×10-5的测量精度,是一种成本低、精度高的光纤环本征频率测量方法。     

碳纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了增强高昼夜温差地区营房屋面和墙体的抗裂性能,提高营房安全性、舒适性及使用寿命,利用快速冻融法对碳纤维混凝土进行了300次冻融循环试验,并测量其相对动弹性模量和质量损失情况。结果显示:普通混凝土在150次冻融循环试验后试件破坏严重,平均质量损失了0.695 kg,损失率为6.9%;碳纤维混凝土在300次冻融循环试验后外形仍保持较好的完整性,平均质量损失了0.514 kg,损失率为5.19%,相对动弹性模量最多下降了34%,其中体积分数为1%的碳纤维混凝土平均质量损失仅为0.398 kg,损失率为4.05%,相对动弹性模量下降了31%。试验表明碳纤维可以改善混凝土的抗冻性能,适用于高昼夜温差地区建筑。     

复合材料专题-Si(Al)C纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成*

采用低分子量固态聚碳硅烷(PCS)和乙酰丙酮铝([Al(acac)3])为原料,利用Si-H与[Al(acac)3]之间的交联反应合成适于多孔连续熔融纺丝的聚铝碳硅烷(PACS)。研究了反应条件对产物数均分子量、软化点和组成结构的影响及交联反应程度和可纺性之间的联系。结果表明,随着反应温度的升高和时间的延长,反应程度提高,残余乙酰丙酮基减少,Si-O-Al交联支化结构增多,分子量和软化点增大,可纺性随之下降。当[Al(acac)3]投料比为8wt%时,在370°C下反应4-6h,可得到软化点为206~221°C,Alwt%=0.68%,具有良好可纺性的PACS     

三轴光纤陀螺复用方案的初步探讨

分析了三轴光纤陀螺组合技术方案的光路和电路结构,设计了一种三轴光纤陀螺时分复用方案,对比了试验样机分时与不分时的性能指标．