栅串的引线从模具侧壁框板6的引线沟槽5中引出。高低温恒温箱内有一开口并带有橡胶塞，在保证引线能从高低温恒温箱内顺利引出的同时整个恒温箱密封性良好。
[0052]具体实施步骤:
[0053]a.在带有引线沟槽5的回字形模具侧壁框板6的每个边框上分别缠绕一层聚四氟乙烯胶带，再用双层耐高温聚酯薄膜完全包覆，最后用单层聚四氟乙烯布完全包覆，使它们与模具侧壁框板紧紧贴合；每个引线沟槽处用一层聚四氟乙烯胶带包覆。
[0054]b.利用预浸料裁切机将预浸料按平行于纤维方向(0°方向)逐层裁切，切出面内尺寸为295mm*295mm的预浸料和面内尺寸为22mm*8mm的用作保护光栅区的小片预浸料。
[0055]c.准备FBG传感器，每个光纤Bragg光栅串上分布4个栅区。尾纤使用特氟龙管进行保护，使光纤Bragg光栅串可在-80 V?280 °C的范围内长期使用。
[0056]d.将裁切得到的面内尺寸为295mm*295mm的预浸料按照要求逐层铺设到由预先涂好脱模剂的下模板8和准备好的侧壁框板6围成的模腔内，铺层方式为[0° ]2(|。在铺设过程中，在第6层沿纤维轴向铺设一组光纤Bragg光栅串，用作0°方向应变传感器；在第12层垂直纤维方向铺设一组用小片树脂基复合材料预浸料保护的光纤Bragg光栅串，用作90°方向应变传感器。
[0057]e.将FBG传感器的引线从对应的模具侧壁框板6的引线沟槽5中引出。
[0058]f.盖上预先涂好脱模剂的上模板9，闭合模具，置入硫化机中；加热加压，使预浸料在全刚性闭式模具中热压成型，实现复合材料的固化。采用的热压工艺是先从室温连续升温至80°C，保温30分钟，然后再连续升温至130°C，保温60分钟；两个阶段的压力均为0.5Mpa，最后冷却至室温，得到完全固化的树脂基复合材料。
[0059]g.打开硫化机，使固化成型的连续纤维增强树脂基复合材料与模具脱离。
[0060](2)测试:将脱模后的复合材料连同已埋入内部的光纤Bragg光栅串放入初始温度为30°C的高低温恒温箱内并两端简支，通过恒温箱内的开口引出FBG传感器的引线，接入SM125光纤光栅解调仪，调试设备以采集数据，塞紧橡皮塞，保证整个恒温箱密封性良好。保温30分钟后开始升温，升温速率为2°C /min,温度每升高10°C，保温30分钟，直到达到预定温度130°C，保温30分钟后，降温至室温；同时动态实时采集栅区的中心波长数据。
[0061](3)数据处理:处理上述得到的栅区中心波长数据，得到光栅中心波长随时间变化的曲线。以20°C为一个温度区间，得到5组温度区间内的FBG光栅中心波长-温度关系曲线，这些曲线的斜率即是光栅的温度灵敏系数。通过光栅中心波长变化和微应变的对应关系，进一步得到5组温度区间内的应变-温度关系曲线，这些曲线的斜率即是复合材料在该光栅方向上的热膨胀系数，用5组热膨胀系数的算术平均值来表示复合材料在该光栅方向上的热膨胀系数。
【主权项】
1.一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，包括步骤如下: (1)复合材料样品的制作:在模具型腔中铺设一层层的树脂基复合材料预浸料，并在其中的两个预浸料层上分别铺设光纤Bragg光栅串；预浸料的层数为N多20，具体的N值根据复合材料样品厚度以及单层预浸料厚度来计算，其中在第η层沿着纤维方向铺设多个光纤Bragg光栅串，在第n+i层在垂直纤维方向上铺设多个光纤Bragg光栅串，在垂直纤维方向上铺设的光纤Bragg光栅串上还需用小片树脂基复合材料预浸料上下包埋光栅区；在模具侧壁框板上设有引线沟槽，在模具侧壁框板及引线沟槽表面覆有耐高温的高分子薄膜，光纤Bragg光栅串的引线从模具侧壁框板的引线沟槽中引出，按照预浸料制造厂规定的工艺规范固化成型复合材料，然后脱模；N-10>n > 5，N-14彡i > 5，沿着纤维方向即0°方向，垂直纤维方向即90°方向； (2)测试:把脱模后的复合材料放入高低温恒温箱并两端简支，把光纤Bragg光栅串的引线从高低温恒温箱的开口中引出并接入光纤光栅解调仪，密封恒温箱，按照测试规范升温并采集光纤Bragg光栅串的栅区的中心波长数据； (3)数据处理:处理实时采集到的栅区的中心波长数据，得到光纤Bragg光栅串的栅区的中心波长随时间变化的曲线，进而根据高低温恒温箱的温度-时间关系曲线得到光栅中心波长-温度关系曲线，此曲线的斜率即是FBG光栅的温度灵敏系数；通过光栅中心波长变化量和微应变的对应关系，进一步得到微应变-温度关系曲线，此曲线的斜率就是复合材料在该光栅方向上的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，步骤(I)所述的小片树脂基复合材料预浸料中的纤维方向与光纤Bragg光栅串方向相同，光栅区不能设置在0°和90°方向光纤Bragg光栅串的交叉点上。
3.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，所述的每个光纤Bragg光栅串上分布3?5个栅区，尾纤使用特氟龙管进行保护，使光纤Bragg光栅串在_80°C?280°C的范围内长期使用。
4.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，小片树脂基复合材料预浸料的长度为20?30mm、宽度为5?10mm。
5.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，所述的耐高温的高分子薄膜为多层单材质膜或多种单材质膜的组合，单层耐高温的高分子薄膜厚度为0.1?0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，步骤(2)中高低温恒温箱内有一开口并带有橡胶塞，保证在光纤Bragg光栅串的引线能从高低温恒温箱内顺利引出的同时整个恒温箱密封性良好。
7.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，其特征是，高低温恒温箱初始温度设定为20-30°C，在温度达到20-30°C之后，将测试的复合材料样品放入高低温恒温箱中并且两端简支，保温30分钟；随后升高温度，且温度每升高10°C，保温30分钟，直至达到预定温度，保温30分钟，然后降温至室温。
【专利摘要】本发明涉及一种连续纤维增强树脂基复合材料各向异性热膨胀系数的测试方法，(1)样品的制作：在树脂基复合材料预浸料层间分别沿0°方向和90°方向铺设多个光纤Bragg光栅串，其中在90°方向铺设的光栅串上还需用小片预浸料上下包埋光栅区且小片预浸料的纤维方向和光纤方向相同，在模具侧壁框板上设有引线沟槽，在模具侧壁框板及引线沟槽表面覆有耐高温的高分子薄膜，固化复合材料，脱模；(2)测试，把光纤Bragg光栅串的引线从高低温恒温箱的开口中引出并接入光纤光栅解调仪，密封恒温箱，按照测试规范升温并采集数据；(3)数据处理。本发明很好地保护了用作检测连续纤维增强树脂基复合材料热膨胀系数的光纤Bragg光栅串，使所得数据更为全面、精确、可靠。
【IPC分类】G01N25-16
【公开号】CN104677928
【申请号】CN201510089877
【发明人】贾玉玺, 苏昊, 耿湘宜, 智杰颖, 王海庆, 王静, 隋青美
【申请人】山东大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月27日