基于光纤光栅传感的CFRP层合板变形检测开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

碳纤维增强复合材料(cfrp)由于其优异的性能，例如比强度和比模量高、耐腐蚀、抗疲劳等，在航空航天、土木工程、汽车制造等领域得到越来越广泛的应用。

然而，cfrp层合板在制备和服役过程中容易出现内部损伤，如分层、纤维断裂等，这些损伤难以通过肉眼观察发现，但会严重影响结构的承载能力和使用寿命。

因此，对cfrp层合板进行实时、高效的变形监测对于确保结构安全至关重要。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者在光纤光栅传感技术和cfrp层合板变形监测方面开展了大量研究工作，并取得了一系列重要成果。

1. 国内研究现状

国内学者在光纤光栅传感技术应用于cfrp层合板变形监测方面已取得一定进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括：1.研究光纤布拉格光栅(fbg)传感原理，并分析其在cfrp层合板变形监测中的适用性。

2.设计基于fbg的cfrp层合板变形监测系统，包括传感器选择与布置、信号采集与处理系统等。

3.制备cfrp层合板试件，并在其上粘贴fbg传感器，搭建实验平台。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，逐步开展以下研究工作：
1.理论研究阶段:深入研究光纤光栅传感原理、cfrp层合板力学特性和变形机理，建立基于光纤光栅传感的cfrp层合板变形监测理论模型，并进行数值模拟分析，验证模型的正确性和适用性。

2.实验设计与实施阶段:设计基于光纤光栅传感的cfrp层合板变形监测实验方案，包括试件制备、传感器布置、加载方式、数据采集系统等。

制备满足实验要求的cfrp层合板试件，并在其表面或内部嵌入光纤光栅传感器。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.提出一种基于光纤光栅传感的cfrp层合板变形高精度监测方法:将高灵敏度、抗干扰能力强的光纤光栅传感器应用于cfrp层合板变形监测，结合先进的信号处理算法，实现对cfrp层合板变形状态的精准测量。

2.建立基于光纤光栅传感信号的cfrp层合板损伤识别模型:通过分析不同损伤模式下光纤光栅传感器信号的变化规律，构建损伤特征参数库，建立基于机器学习或深度学习的损伤识别模型，实现对cfrp层合板早期损伤的准确识别和评估。

3.开发基于光纤光栅传感的cfrp层合板变形监测系统:研制集成了光纤光栅传感器、信号采集单元、数据处理单元和人机交互界面等功能模块的cfrp层合板变形监测系统，实现对cfrp结构的实时监测、数据分析和可视化展示，为结构健康管理提供技术支持。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 张文静,丁幼亮,顾明.光纤光栅传感技术及其应用[j].传感器与微系统,2022,41(12):1-5 10.

[2] 王波,王浩,王春雷,等.基于光纤光栅冲击定位的复合材料损伤监测技术研究[j].复合材料学报,2021,38(5):1680-1688.

[3] 刘彬,周志成,李晓莹,等.fbg传感技术及其在复合材料结构健康监测中的应用[j].材料工程,2021,49(8):1-11.