[发明专利]一种FRP-FBG应变传感器疲劳试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种FRP‑FBG应变传感器疲劳试验装置及方法，梁、FRP‑FBG应变传感器与实际被测对象材料一致，很好地解决了材料的相容性，使得FRP‑FBG传感器在长期的疲劳试验期间不脱落，提高了FRP‑FBG应变传感器进行长期结构健康监测的性能以及服役期寿命的可靠性分析，同时提供一种疲劳试验方法，在疲劳试验中，梁变形的大小与被测对象疲劳试验工况保持一致，使得FRP‑FBG应变传感器疲劳试验结果更加可靠、更具有参考价值。此发明用于疲劳试验技术领域。

技术领域

本发明涉及疲劳试验技术领域，特别是涉及一种FRP-FBG应变传感器疲劳试验装置及方法。

背景技术

光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器属于光纤传感器的一种，其传感器原理是通过外界物理量对光纤布拉格波长的调制来获取该物理量的变化信息，是一种波长调制型传感器。光纤光栅传感器可以实现对温度、应变的直接测量，可以贴在结构的表面或预先埋入结构中，对结构同时进行健康检测，并由此分析结构受到冲击、腐蚀等破坏后的损伤情况。近年来，光纤光栅传感器由于质轻、径细能直接埋入或进行封装后用于工程结构监测。

由于裸光纤光栅比较脆弱，在工程实际中非常容易脆断，因而需要对其进行封装保护后使用。纤维增强树脂复合材料可以通过热压固化制成叠层材料，易于设计，且强度高，因此，可用作封装FBG的材料，既能有效保护光纤，又可在制作中保证FBG传感器的完好，从而提高FBG在实际使用中的存活率。

纤维增强复合材料封装后的FBG应变传感器可以贴在结构的表面进行结构状态和健康监测，但由于所监测对象的不同，FBG传感器粘贴基体的材质各异，从而带来材料的相容性问题，导致FBG在长期服役期间与被测对象脱离，进而影响传感器系统的使用效果。对纤维增强复合材料封装后的FBG传感器进行服役寿命期的疲劳试验显得尤为重要。现有的结构力学疲劳试验主要有三点弯曲和四点弯曲等装置，可以用于对FBG传感器进行疲劳试验，但这些疲劳实验装置中的梁主要采用金属，与传感器应用的对象(如碳纤维和玻璃纤维结构件)及工况并不完全匹配，这样的疲劳试验结果，与实际服役下的运行情况对比可能造成大的差别，导致所作的疲劳试验结果对实际使用的指导依据并不可靠。

因此，亟需一种对光纤光栅传感器结构健康监测的性能及寿命进行可靠性分析的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高长期监测性能以及服役期寿命的可靠性分析的FRP-FBG应变传感器疲劳试验装置及方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种FRP-FBG应变传感器疲劳试验装置，其包括试验台，所述试验台上安装有两个间隔设置的支撑底座，两所述支撑底座之间安装有梁，两所述支撑底座和梁形成简支梁结构，所述梁的两端设置有试件挡板，两所述支撑底座的左右两侧还设置有第一左右限位挡板，所述第一左右限位挡板可以限制梁左右移动，所述梁的上下表面粘贴有FRP-FBG应变传感器，所述FRP-FBG应变传感器的两侧设置有压辊，两所述压辊安装在梁上，两所述压辊之间安装有用于给梁施加载荷的加载结构件，所述加载结构件底端与两所述压辊接触，所述加载结构件的上端螺钉固定有连接件，所述连接件与一疲劳试验机的振动轴连接，所述梁与FRP-FBG应变传感器的制作材料相同。

进一步作为本发明技术方案的改进，两所述支撑底座的长度方向可调整以满足不同尺寸的梁。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述试验台上设置有若干间隔平行设置的滑轨,两所述支撑底座分别安装在滑轨内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述支撑底座和试件挡板安装固定有若干夹具，所述夹具固定在滑轨内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述夹具的表面设置有螺栓，所述夹具和试验台之间安装垫块并通过螺栓锁紧固定。