10.14489/td.2019.09.pp.014-019

2019, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/td.2019.09.pp.014-019

Будадин О. Н., Кутюрин В. Ю., Рыков А. Н., Гнусин П. И.
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(c. 14-19)

Аннотация. Приведены результаты экспериментов по измерению деформаций в образце из углепластика с использованием волоконных брэгговских решеток на оптическом волокне (ВБР). Деформации измеряли в процессе растяжения образца при различных температурах в диапазоне от 20 до 140 С. Показано, что ВБР, интегрированные в материал образца, дают более стабильные показания, в отличие от наклеенных на наружную поверхность. Установлено, что использование нескольких ВБР с различной чувствительностью к температуре или деформации (созданной механической отвязкой датчика от образца) позволяет компенсировать влияние температуры при измерении деформаций. Приведены количественные результаты измерений.

Ключевые слова: изделия из углепластика, деформация, решетка Брэгга, волоконно-оптические датчики, температурная компенсация.

Budadin O. N., Kutyurin W. Yu., Rykov A. N., Gnusin P. I.
MEASUREMENT OF STRAINS IN CARBON-REINFORCED POLYMER COMPOSITE PRODUCTS AT ELEVATED TEMPERATURES USING FIBER-OPTIC SENSORS
(pp. 14-19)

Abstract. The main task of the contribution was the estimation of the possibility of using Fiber Bragg Gratings as a mean of measuring the deformation in standard carbon fiber samples at elevated temperatures. The article presents the results of experiments on the measurement of deformations in a carbon sample using Fiber Bragg Gratings on an optical fiber. Deformations were measured in the process of stretching the sample at different temperatures (range from 20 to 140 °C). It is shown that FBGs integrated into the sample material give more stable, reproducible readings, unlike to inlay on the outer surface. It has been established that the use of several FBGs with different sensitivity to temperature or deformation (created by mechanically decoupling the sensor from the sample) makes it possible to compensate the effect of temperature when measuring deformations. The quantitative results of measurements are provided.

Keywords: carbon-reinforced polymer composite products, strain, Bragg grating, fiber-optic sensors, temperature compensation.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

О. Н. Будадин, В. Ю. Кутюрин, А. Н. Рыков (АО «Центральный НИИ специального машиностроения», г. Хотьково, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
П. И. Гнусин (ООО «Нева Технолоджи», Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

O. N. Budadin, W. Yu. Kutyurin, A. N. Rykov (Central Research Institute for Special Machinery, JSC, Khotkovo, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
P. I. Gnusin (Neva Technology LLC, Saint-Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Гнусин П. И., Васильев С. А., Медведков О. И. и др. Использование волоконных решеток в качестве чувствительных элементов в композиционных материалах // Фотон-экспресс. 2009. № 6 (78). С. 90–91.
2. Davis C., Tejedor S., Grabovac I. et al. High-Strain Fiber Gratings for Structural Fatigue Testing of Military Aircraft // Photonic Sensors. 2012. V. 2. No. 3. Р. 215 – 224.
3. Клюев В. В., Будадин О. Н., Абрамова Е. В. и др. Тепловой контроль композитных конструкций в условиях силового и ударного нагружения. М.: ИД «Спектр», 2017.
4. Анискович В. А., Будадин О. Н., Заикина Н. Л. и др. Измерение деформаций с использованием волоконно-оптических датчиков в процессе прочностных испытаний анизогридных конструкций из композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2018. № 7. С. 44 – 49.
5. Щевелев А. С., Кикот В. В., Удалов А. Ю. Информационно-измерительная система мониторинга изделий космической техники // Ракетнокосмическое приборостроение и информационные системы. 2016. Т. 3. Вып. 2. С. 60 – 65.
6. Flockhart В G. M. H., Maier R. R. J., Barton J. S. et al. Quadratic behavioro ffiber Bragg grating temperature coefficients // Applied Optics. 2004. V. 43. No. 13. Р. 2744 – 2751.
7. Анискович В. А., Будадин О. Н., Заикина Н. Л. и др. Измерение деформаций с использованием волоконно-оптических датчиков в процессе прочностных испытаний анизогридных конструкций из композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2018. № 7. С. 44 – 49.
8. Михайловский К. В., Базанов М. А. Измерение остаточных технологических деформаций в углепластике путем внедрения в него волоконных брэгговских решеток // Конструкции из композиционных материалов. 2016. № 2. С. 54 – 58.
9. Федотов М. Ю., Гончаров В. А., Шиенок А. М. Полимерные композиты с интегрированными электрическими сенсорами // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 4. С. 25 – 31.

Eng

1. Gnusin P. I., Vasil'ev S. A., Medvedkov O. I. et al. (2009). The use of fiber gratings as sensitive elements in composite materials. Foton-ekspress, 78(6), pp. 90–91. [in Russian language]
2. Davis C., Tejedor S., Grabovac I. et al. (2012). High-Strain Fiber Gratings for Structural Fatigue Testing of Military Aircraft. Photonic Sensors, Vol. 2, (3), pp. 215 – 224.
3. Klyuev V. V., Budadin O. N., Abramova E. V. et al. (2017). Thermal testing of composite structures under conditions of power and shock loading. Moscow: ID «Spektr». [in Russian language]
4. Aniskovich V. A., Budadin O. N., Zaikina N. L. et al. (2018). Measurement of strains using fiber-optic sensors in the process of strength tests of anisogrid structures made of composite materials. Kontrol'. Diagnostika, (7), pp. 44 – 49. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.07.pp.044-049
5. Shchevelev A. S., Kikot V. V., Udalov A. Yu. (2016). Information-measuring system for monitoring space products. Raketno-kosmicheskoe priborostroenie I informatsionnye sistemy, Vol. 3, (2), pp. 60 – 65. [in Russian language]
6. Flockhart В G. M. H., Maier R. R. J., Barton J. S. et al. (2004). Quadratic behavior fiber Bragg grating temperature coefficients. Applied Optics, 43(13), pp. 2744 – 2751.
7. Aniskovich V. A., Budadin O. N., Zaikina N. L. et al. (2018). Measurement of strains using fiber-optic sensors in the process of strength tests of anisogrid structures made of composite materials. Kontrol'. Diagnostika, (7), pp. 44 – 49. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.07.pp.044-049
8. Mihaylovskiy K. V., Bazanov M. A. (2016). Measurement of residual technological strains in carbon fiber by introducing fiber Bragg gratings into it. Konstruktsii iz kompozitsionnyh materialov, (2), pp. 54 – 58. [in Russian language]
9. Fedotov M. Yu., Goncharov V. A., Shienok A. M. (2014). Polymer composites with integrated electrical sensors. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov, 80(4), pp. 25 – 31. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/td.2019.09.pp.014-019

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/td.2019.09.pp.014-019

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

Please specify the article DOI in the order comments.