线；以纵向反射波长为横坐标，横向反射波长为纵坐标，得到一条关系曲线，这条曲线的斜率就是复合材料标准试件的泊松比V。
[0063]实施例2:
[0064]一种连续纤维增强树脂基复合材料泊松比的光纤Bragg光栅串测试方法。
[0065](I)复合材料标准试件的制作:在整个模框5及其引线沟槽4上均匀地缠绕一层聚四氟乙烯胶带，然后包覆一层聚四氟乙烯布。在模具型腔中铺N层(N多20)树脂基复合材料预浸料1，并在其中的两个预浸料层上分别铺设光纤Bragg光栅串，即在第η层(Ν-10>η > 5)纵向(纤维0°方向)铺设一个光纤Bragg光栅串2，在第n+i层(N-14彡i>5)横向(纤维90°方向)铺设一个用窄条形、同向预浸料8保护的光纤Bragg光栅串3，这些窄条形、同向预浸料8的纤维方向与光纤Bragg光栅串3的方向相同，厚度和整片预浸料厚度相同，为0.1?0.2mm，形状为矩形；纵向光纤Bragg光栅串2上分布4个光栅区，光栅区与试件边缘应至少间隔40mm;横向光纤Bragg光栅串3上分布2个光栅区，光栅区与试件边缘应至少间隔5_ ;尾纤使用特氟龙管进行保护，使光纤Bragg光栅串可在_80°C?2800C的范围内长期使用。固化方法是复合材料热模压成型方法。
[0066]具体实施步骤:
[0067]a)在整个模具侧壁框板5及其引线沟槽4上均匀地缠绕一层聚四氟乙烯胶带，再用单层聚四氟乙烯布完全包覆，使它们与模具侧壁框板5紧紧贴合。
[0068]b)利用预浸料裁切机将预浸料按平行于纤维方向(纤维0°方向)逐层裁切，切出面内尺寸为260mm*40mm的预浸料、面内尺寸为40mm*10mm的用作保护光栅区的窄条形预浸料。
[0069]c)将裁切得到的面内尺寸为260mm*40mm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7和准备好的模具侧壁框板5围成的模腔内，铺层方式为[0° ]2(|。在铺设过程中，在第6层纵向(纤维0°方向)铺设一组光纤Bragg光栅串2，用作轴向应变传感器；在第12层横向(纤维90°方向)铺设一组用窄条形、同向预浸料8保护的光纤Bragg光栅串3。将纵向光纤Bragg光栅串2的引线弯曲，弯曲半径为2cm，统一从一侧引出以避免引线和万能材料试验机的夹具冲突，使得引线能够有序、方便地接入光纤光栅解调仪，保证光信号强度，同时避免光信号产生啁啾现象。
[0070]d)盖上预先涂好脱模剂的上模板，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，得到固化成型的树脂基复合材料。
[0071](2)脱模:打开硫化机，清理干净光纤Bragg光栅串引线周围的树脂，防止其破坏光纤光栅；保持引线笔直，避免其弯折，影响信号采集。拉拽聚四氟乙烯布的外露部分，使复合材料制件脱模。
[0072](3)测试:将已成功脱模的复合材料标准试件放置在万能材料试验机中测定泊松比，单独在纵向上作用拉应力σ，而无其他外力。试验加载速度为lmm/min ;由于单根碳纤维的断裂伸长率约为I %，所以控制拉伸试验中的标准试件拉伸比为0.5 %?0.6 %，从而保证是在弹性极限范围内测定泊松比。
[0073]具体实施步骤:
[0074]a)控制环境温度，保证试验在恒温条件下进行。
[0075]b)将标准试件放到夹具中，务必使标准试件的长轴线与试验机的轴线成同一直线，对标准试件加载预应力，稍微紧绷标准试件；预应变ε <0.05%。
[0076]c)将引线接入光纤光栅解调仪。
[0077]d)以lmm/min的加载速度拉伸标准试件，直至应变达到0.5%?0.6% ;同时动态实时采集光栅区的中心波长数据。
[0078](4)数据处理:处理实时采集到的光栅区的中心波长数据，得到光纤Bragg光栅串的各个光栅区的中心波长随时间变化的曲线，根据光栅中心波长变化量和微应变的对应关系得到复合材料标准试件的纵向微应变和横向微应变，以纵向微应变为横坐标，横向微应变为纵坐标，得到一条关系曲线，这条曲线的斜率就是复合材料标准试件的泊松比V。
[0079]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种连续纤维增强树脂基复合材料泊松比的测试方法，其特征在于，包括步骤如下: 1)复合材料标准试件的制作:将聚四氟乙烯胶带和聚四氟乙烯布依次包覆在模具侧壁框板及其引线沟槽上；在模具型腔中铺N层N ^ 20树脂基复合材料预浸料，并在不同预浸料层上分别铺设沿纤维方向和垂直于纤维方向的多个光纤Bragg光栅串；然后，固化成型； 2)脱模:清理干净光纤光栅引线周围的树脂，保持引线笔直，拉拽聚四氟乙烯布的外露部分，使复合材料制件脱模； 3)测试:在恒温条件下，将已脱模的复合材料标准试件放置在万能材料试验机中测定泊松比，单独在j方向，即纤维0°方向上，作用正应力σ」，而无其他外力； 4)数据处理:处理实时采集到的光栅区的中心波长数据，得到光纤Bragg光栅串的各个光栅区的中心波长随时间变化的曲线，根据光栅中心波长变化量和微应变的对应关系得到复合材料标准试件的纵向微应变和横向微应变，进而计算得到泊松比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述在不同预浸料层上分别铺设沿纤维方向和垂直于纤维方向的多个光纤Bragg光栅串的具体步骤为在第η层N-1O >η > 5纵向，即纤维0°方向，铺设多个光纤Bragg光栅串，在第n+i层N-14 ^ i > 5横向，即纤维90°方向，铺设多个用窄条形、同向预浸料保护的光纤Bragg光栅串。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述固化成型方法为复合材料热模压成型方法。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述的光纤Bragg光栅串的光栅区不能设置在0°和90°方向光纤Bragg光栅串的交叉点上。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述的光纤Bragg光栅串上分布2?6个栅区。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述窄条形、同向预浸料的厚度和整片预浸料厚度相同。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，光纤Bragg光栅串的铺设位置在标准试件的中央位置，但应注意0°和90°方向光纤Bragg光栅串之间至少间隔5层预浸料。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中，所述平行于纤维方向的光纤Bragg光栅串的引线在靠近标准试件端部的区域弯曲，统一从一侧引出。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤Bragg光栅串的尾纤使用特氟龙管进行保护。
10.一种连续纤维增强树脂基复合材料泊松比的标准试件的制备方法，其特征在于，采用如下步骤: I)复合材料标准试件的制作:将聚四氟乙烯胶带和聚四氟乙烯布依次包覆在模具侧壁框板及其引线沟槽上；在模具型腔中铺N层N ^ 20树脂基复合材料预浸料，并在不同预浸料层上分别铺设沿纤维方向和垂直于纤维方向的多个光纤Bragg光栅串；所述的平行于纤维方向的光纤Bragg光栅串的引线在靠近试件端部的区域弯曲，统一从一侧引出；然后，固化成型； 2)脱模:清理干净光纤光栅引线周围的树脂，保持引线笔直，拉拽聚四氟乙烯布的外露部分，使复合材料制件脱模，即得连续纤维增强树脂基复合材料泊松比的标准试件。
【专利摘要】本发明公开了一种连续纤维增强树脂基复合材料泊松比的测试方法，其优点是：(1)克服现有的复合材料泊松比测试技术的不足，基于光纤Bragg光栅串技术提供一种新的复合材料泊松比的FBG测试方法；(2)解决传统的复合材料试件真空袋、热压罐制造技术造成的试件表面质量差、厚度不均匀、宽度不均匀、平行度差等问题，基于闭式热模压技术提供一种连续纤维增强树脂基复合材料标准试件制造技术，重点解决内埋光纤Bragg光栅串的复合材料标准试件和刚性闭式模具的脱离问题，实现复合材料泊松比的便捷、精确、有效测试。
【IPC分类】G01N1-28, G01N3-08
【公开号】CN104807698
【申请号】CN201510214015
【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7月29日
【申请日】2015年4月29日