12月光纤光栅监测缠绕复合材料与铝板界面的固化应变赵海涛，张博明，武湛君，王殿富，戴福洪（哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨150001）光栅（fbg）埋入复合材料与铝板之间，监测两种不同的材料在固化过程中界面的性质，并与复合材料内部的监测结果相比较。监测结果表明，光纤布拉格光栅准确地监测到了复合材料固化过程的温度历程，复合材料内部、铝板和复合材料的界面在固化过程中和固化后应变存在着明显的差异。光纤光栅传感器为两种不同材料之间的固化监测提供了工具，对界面性质的分析提供了新方法。
通讯作者：张博明，教授，目前从事智能复合材料与结构的研究e-mail：zbmhit.edu.cnbookmark5纤维增强树脂基复合材料（frp）由于具有比强度高、比刚度大、寿命长、结构可设计等众多优点，在航空、航天、汽车、船舶等工业中获得了大量的应用。
光纤布拉格光栅（fbg）传感器自1978年问世以来，由于其具有结构简单、体积小、成本低、插入损耗小，抗干扰能力强，耐腐蚀性好，埋入复合材料中与基体材料兼容性好的优点，在智能材料与结构的传感技术研究中倍受青睐。
为了很好地稳定复合材料性能和质量，可以使用fbg对其固化成型过程进行实时地监测，并在此基础上形成反馈控制系统。这对于保证复合材料的成品率是一种行之有效的方法。很多研究者使用光纤光栅传感器对复合材料固化工艺过程的温度和应变进行了监测。murukeshan和kalamkarov等人分别应用fbg传感器在复合材料的热压釜成型工艺和拉挤工艺中实现了固化过程材料内部应变变化历程的监测。lawrence和leng等人在固化过程中实现了多种铺层方式的层合板内部应变变化历程监测，并分析了铺层方式对应变变化的影响。degrieck和kang等人使用光纤光栅对纤维缠绕复合材料压力容器进行了固化监测。武湛君等人则利用单根布拉格光栅传感器实现了对复合材料工艺过程不同阶段、不同目标的监测（温度、施加压力、应力变化）。
复合材料通常与金属材料一同使用，例如，复合材料导弹弹翼中需要加入钛合金骨架，蜂窝夹层结构中的复合材料蒙皮和铝蜂窝，金属内衬纤维缠绕复合材料压力容器等。但是，纤维增强复合材料是各向异性材料，金属材料为各向同性材料，如果两者在固化过程中不能很好地胶结在一起，在使用过程中必然造成金属和复合材料的分离，使得整个结构失效。因此，有必要了解金属和复合材料界面的固化过程，为复合材料和金属共同安全服役提供更加可靠的依据。
本文中将光纤布拉格光栅传感器埋入到缠绕复合材料层板中，及铝板与缠绕复合材料板之间，监测整个固化历程，包括固化过程的温度变化，固化过程和降温过程的应变变化。使用光纤布拉格光栅监测到了铝板和复合材料在降温过程中有所分离。
1光纤布拉格光栅1.1光纤布拉格光栅的原理光纤布拉格光栅是纤芯折射率沿光纤轴向呈周期性变化的一种光栅。fbg作为传感器时，其工作原理可以归结为bragg中心反射峰波长k的测量，即通过对由外界扰动引起的k漂移量的测量，就可以得到被测参数。为光纤光栅传感系统的示意图。
k与光纤纤芯有效折射率nef以及光纤光栅长度周期+相关，它们的关系为由上式可以看出，凡是能够导致光纤光栅有效折射率变化或者光栅周期变化的物理量均能引起布拉格波长的变化。当应变作用于光纤光栅时，光栅的拉伸会导致其周期的变化，同时光弹效应也会导致有效折射率的变化；温度场作用于光纤光栅时，由于光纤材料的热膨胀，会产生由热导致的应变，同时纤芯折射率也会因热光效应而随温度变化。
实际的应用中，可以应用。
光纤的入出口用1mm粗的针管保护。放置完传感器后，继续缠绕，当厚度达到2mm时（15层纤维），缠绕结束，再放置1个fbg应变传感器，由于此处位置和fbg温度传感器的位置只有1mm，假设这两个位置的温度历程是相同的，只需用1个温度传感器来解耦。然后在其上面放置铝板，加上模具盖板后用螺栓拧紧。模具另一侧的复合材料板不进行监测，直接加模具盖板。*后把整4.1升温阶段显示了升温过程中两个不同位置的光纤光栅传感器测量到的应变情况。初始阶段，复合材料个模具从缠绕机上卸下，放置到烤箱中准备加热。
烤箱上预留孔洞，把光纤延长线从孔洞中穿入到烤箱中，再把光纤光栅和光纤延长线用熔接机熔接在一起，光纤延长线上有fc接头，可以与光栅解调仪相连。光栅解调装置使用美国micronoptics公司生产的4通道si425. 3温度监测结果和分析所使用的环氧树脂在室温下为黑色粘稠状液体，其固化工艺为：升温速率为2°c/min，温度达到80°c时保温2h，继续升温到120°c保温2h，关闭烤箱自然降温。固化过程中不需要施加压力。
显示了fbg测量温度的结果，光栅测量的结果低于烤箱的设置温度，这与烤箱自身的热电偶或者设置温度的仪表有关，可能由于烤箱使用时间过久，导致这些部件测量、设置不准确。光纤光栅完全能够准确地测量温度变化历程，从图中可以清楚地看到2个保温台阶。
从温度监测曲线可以看出，经过封装后的光纤光栅能够作为温度传感器，准确地测量出复合材料固化过程中的温度历程，由于烤箱上的调温装置的不准确性，使光栅测量到的值小于工艺过程的温度。
4应变监测结果和分析内部、复合材料和铝板界面之间的应变都在下降。
经过一段时间后，复合材料内部、界面处的应变均发生转折，界面处应变非线性逐渐增加，复合材料内部的应变依然继续下降。界面处的应变在升温即将结束时趋于平缓，而复合材料内部的应变经过不长时间就转为平缓，一直保持到升温结束。处于不同位置的2个光纤光栅测量到了2种不同的情况。
升温初期，2个光栅测量到的应变均为负值，说明光栅放入材料中后，由于安装模具盖板时使用螺丝拧紧，盖板给增强纤维和树脂施加了压力，增强纤维和树脂带动光栅产生了拉应变。测量时，把这时的波长作为初始值。当温度不断升高，树脂的粘稠度逐渐下降，不能再束缚住光栅的应变，光栅的应变有下降的趋势。升温一个多小时后，2个光栅的测量值都产生了拐点，界面处的应变在-20le时有上升的趋势，光栅开始测量到拉应变。这是由于温度不断升高，铝的热膨胀系数大，热膨胀快，铝板膨胀，带动与之相连的光栅产生正应变。材料内部的应变却迅速下降，当应变到达-47le时，应变开始保持平稳，不再变化。这是由于金属模具的膨胀系数大，升温膨胀后使内部的材料处于受压状态，材料体积被压缩，使光栅产生了压应变。
4.2降温阶段降温采取自然降温。显示了降温过程中2个不同位置光栅的测量结果。降温时，2个光栅测量到的应变都开始下降。界面处的应变下降得比较剧烈，在趋于平缓的时候应变产生了一个跳跃。复合材料内部的光栅先下降，而后有所增加，在一个拐点处又开始下降。
降温过程应变监测降温时，界面处的光栅测量到的应变下降得比较快，因为铝板的热膨胀系数大，降温时收缩得快，带动光栅的应变迅速降低，而后趋于平缓。固化10h左右时，应变广生了跳跃，约6le.这是由于复合材料和铝板的热膨胀系数不同，铝板收缩过快，两者发生了分离，因而界面间的应力有所释放。复合材料内部的光栅也由于温度下降测量到的的应变有所降低，但比较缓慢，而后趋于平缓。
5结论埋入fbg传感器可以实时监测缠绕单向板的固化过程，以及复合材料和铝板之间界面的固化应变。
fbg传感器的测量数据表明，复合材料内部与界面之间在固化过程中存在着差异；两种不同的材料在固化过程中存在着分离的现象。
未来的研究可以将光纤光栅用于纤维缠绕复合材料压力容器中，监测复合材料和金属内衬之间界面性能，并且固化后光纤光栅依然可以继续作为传感器，对结构的健康情况作出评价。
万里冰，武湛君，张博明。光纤布拉格光栅监测复合材料固化。复合材料学报2004，21（6）：1-5.武湛君，张博明，万里冰。单根光纤光栅监测复合材料固化工艺过程多目标参量技术的研究。复合材料学报，2004，
商用厨房设备主要有十大类：灶台灶具类设备、面点制作设备、清洁洗消设备、操作台设备、存储置物类设备、保温设备、制冷设备、食品加工设备、厨房排烟设备、其他商用厨房设备。
商用厨房设备：
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面点制作设备有：蒸包炉、煮面炉（桶）、烤箱、电饼铛、醒发箱、搅拌机、和面机、压面机、面条机、包子机、馒头机、饺子机、酥皮机、面粉车等。
清洁洗消设备有：单眼水池、双眼水池、三眼水池、各类异形定制水池、餐具消毒柜、刀具消毒柜、碗柜、洗碗机、油水分离器等。
操作台设备有单通打荷台、双通打荷台、单层工作台、双层工作台、三层工作台、工作台冰箱、残污台沙拉操作台、水吧操作台、木案工作台、调料台（车）等。
存储置物类设备有：储物柜、挂墙吊柜、挂墙层架、货架、米面架、收餐车、饼盘车、座台立架、异形工作台等。
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制冷设备有：冷库、单门冰箱、双门冰箱、四门冰箱、六门冰箱、工作台冰箱、制冰机、饮料展示柜、菜品展示柜、冷饮机等。
食品加工设备有切菜机、洗菜机、去根机、去皮机、切片机、绞肉机、锯骨机、豆浆机、豆腐机、咖啡机等。
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其他商用厨房设备：传菜梯（升降梯、餐梯）、热水器、开水器、净水器（净水处理设备）、高压花洒龙头、冲地水龙头、食堂污碟输送带、餐厨垃圾处理设备、收残车（台）、收残台、等。
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