碳纳米粒子-聚合物传感器用于纤维增强复合材料疲劳监测的研究

摘要整理

碳纳米粒子-聚合物传感器是结构损伤监测的有效候选方案。本研究提出了一种耦合数值-解析方法，考虑复合材料刚度退化规律，用以计算循环载荷下传感器的电阻变化。通过建立随机代表体积元有限元模型和微电路等效电阻计算，可以模拟传感器的电机械行为。以碳纳米粒子-环氧树脂涂层玻纤增强复合材料为研究对象，实验和数值方法相结合，系统研究了其在拉-拉循环载荷下的电机械性能。通过显微分析揭示了传感器的疲劳损伤监测机制，为原位结构健康监测提供了新的技术途径。研究结果表明，碳纳米粒子在聚合物基体中的分布与接触状态直接影响传感器的灵敏度和监测精度，循环加载过程中复合材料基体开裂和纤维-基体界面脱粘导致的导电网络破坏与电阻增长呈现良好的对应关系，为实现疲劳损伤的定量评估奠定了基础。

相关论文