无环氧树脂基碳纤维束自监测功能

周文松; 李惠; 欧进萍

无环氧树脂基碳纤维束自监测功能

哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨 150090

基金项目: 2003 年度教育部跨世纪优秀人才计划

详细信息

通讯作者:
李惠,教授,博士生导师,研究方向:智能材料和智能结构、结构振动控制和结构健康监测等 E-mail:lihui@hit.edu.cn

中图分类号: TB332
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出版历程
- 收稿日期: 2004-02-12
- 修回日期: 2004-10-12
- 刊出日期: 2005-04-14

SELF-MONITORING PERFORMANCE OF THE CARBONFIBER SHEET WITHOUT EPOXY RESIN MATRIX

School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China

摘要

摘要: 土木工程领域所用环氧树脂基碳纤维与工业化生产的碳纤维复合材料中的碳纤维存在状态有一定的差别, 即土木工程领域的环氧树脂基碳纤维束内部部分碳纤维实际常处于无环氧树脂基状态。对无环氧树脂基的碳纤维束的力-电性能进行了系统的试验研究, 试验结果表明, 无环氧树脂基碳纤维束的电阻变化率随应变增大而线性增加。对无环氧树脂基的碳纤维束的破坏过程进行了分析, 揭示了断裂碳纤维丝与非断裂碳纤维可能存在搭接和不搭接两种状态, 在单根碳纤维丝强度服从Weibull 概率分布的基础上, 建立了能够描述上述两种状态的变结构碳纤维束的力电本构关系模型。通过计算结果与试验结果的比较, 验证了所建立模型的正确性。
- 碳纤维 /
- 智能材料 /
- 健康监测 /
- 智能结构 /
- 力-电模型
Abstract: The condition of fibers in carbon fiber sheet with epoxy resin mat rix used in civil inf rast ructure is different from that in indust rialized carbon fiber reinforced polymer/ plastic (CFRP) , i1 e. some fibers located inner ofthe fiber bundle are indeed without epoxy resin mat rix. The self-diagnostic function of carbon fiber sheet without epoxy resin mat rix was studied under a tensile loading condition. The experimental results indicate that the resistanceof carbon fiber sheet without epoxy resin mat rix linearly changes with the applied st rain , so the carbon fiber sheetcan act as a sensor to measure strain. A parallel variant2st ructure circuit , in which each carbon fiber bundle playsone path and a resistor , is employed to model the elect ric behavior of carbon fiber sheet and the resistance changescaused by the elongation and breakage of carbon fibers one by one. It is found that the periphery carbon fibers firstlybreak and cause an abrupt increase of resistance of carbon fiber sheet through changing the st ructure of the circuit ,and then the broken carbon fibers do not cont ribute to the resistance of carbon fibers anymore. The carbon fiberslocated inner of carbon fiber bundles also break later and still contact with the unbroken fibers at one point or severalpoint s , thus , these kinds of broken fibers carry on paths of the parallel circuit and still cont ribute to the resistance ofthe carbon fiber sheet . The ratio of un-contact broken fibers to all broken fibers was identified by fitting the testdata. The calculated results by using the variant2st ructure parallel circuit agree well with the test results.
- carbon fiber /
- smart materials /
- health monitoring /
- intelligent structure /
- elect romechanical model

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