光纤传感纤维金属层合结构

一步成形自感知

该结构将光纤布拉格光栅传感器集成于纤维金属层合板中，通过一步成形固化工艺制造，实现了制造过程和服役状态的实时自监测，同时保持了优异的力学性能。

Yan, Dongdong · 李勇 · Zhou, Wenbin · Zhen, Qian · Liangbing, Wang

Journal of Materials Processing Technology 2025

参数信息

拉伸和冲击性能损失

<3 %

回弹减少率

>80 %

制造过程监测最小偏差

2.0 %

服役监测最小偏差

4.3 %

技术优势

性能损失极小

在0.6 MPa压力下嵌入FBG后，拉伸和冲击性能损失低于3%，传感器集成几乎不影响结构承载能力。

回弹大幅减小

成形后回弹变形减少超过80%，提高了薄壁构件的形状精度，减少了后续校形需求。

制造过程可监测

固化过程中应变监测结果与有限元模拟的最小偏差仅为2.0%，可在制造阶段实时掌握内部变形状态。

服役状态可自感知

在压缩失稳试验中，FBG传感器与表面应变片的最小偏差为4.3%，验证了结构服役期间的健康监测能力。

应用场景

• 航空航天结构健康监测：飞行器结构轻量化与实时健康监测一体化，减少布线并降低重量。
• 智能复合材料：赋予复合材料内部感知能力，实现制造缺陷和损伤的早期发现。
• 光纤传感：FBG传感器嵌入金属层合板后能承受成形压力和冲击载荷，保持测量精度。
• 智能结构：结构同时具备承载和自监测功能，无需外部附加传感系统。