纤维布拉格光栅传感器在真空辅助树脂传递模塑工艺中残余应变测量的应用

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乙烯基酯（VE）树脂具有优异的环境耐受性，是纤维增强复合材料（FRP）的常用基体。VE树脂与玻纤复合广泛应用于风力发电机叶片、纺锤体罩和机舱罩等海洋结构。然而，VE树脂在固化过程中存在放热反应和收缩现象，在大型结构和高铺层数制品中易产生残余应变。本研究采用纤维布拉格光栅（FBG）传感器技术，测量真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺中VE树脂与玻纤的放热反应和收缩行为。实验结果验证了铺层数与残余应变收缩的关联性。采用对称铺层设计方法抑制FRP层板固化过程中的弯扭耦合效应和翘曲变形。研究发现，VE树脂制备的FRP层板底层更贴近模具，随铺层数增加收缩量增大。对称层因散热不充分，其放热温度高于底层，导致树脂固化收缩更明显。当铺层数在10~30层时，对称层的残余应变收缩量大于表层；但由于对称铺层的约束作用，对称层残余应变不随温度升高而增加。因此，铺层数为40层的层板底层表面处出现最大残余应变。研究结果为VARTM工艺中大型FRP制品的质量控制和结构设计提供了重要参考。

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