【摘 要】
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随着复合材料与金属材料在各个领域的混合应用越来越广泛,对于二者连接结构的健康监测则变得尤为重要,一定范围的失效以及寿命预测,对其使用安全也有重要的意义。本文利用碳纳米纸传感器和MXene传感器两种高灵敏度的微纳传感器研究了复合材料/金属连接结构分别在静态拉伸、循环载荷、拉伸疲劳、三点弯曲以及低速冲击下的应变-电阻变化率的响应状况。静态拉伸状态下,传感器的电阻响应可以确定试件整体结构的损伤演化过程。
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随着复合材料与金属材料在各个领域的混合应用越来越广泛,对于二者连接结构的健康监测则变得尤为重要,一定范围的失效以及寿命预测,对其使用安全也有重要的意义。本文利用碳纳米纸传感器和MXene传感器两种高灵敏度的微纳传感器研究了复合材料/金属连接结构分别在静态拉伸、循环载荷、拉伸疲劳、三点弯曲以及低速冲击下的应变-电阻变化率的响应状况。静态拉伸状态下,传感器的电阻响应可以确定试件整体结构的损伤演化过程。当传感器电阻响应出现小幅短暂的减小时,说明试件结构已经开始出现失效,可作为结构整体完全失效之前的有效预警。在加载速率为0.5mm/min,循环载荷为1 k N(三次)、2k N(三次)和3 k N(三次)的加载过程中,碳纳米纸传感器电阻变化率与试件所受应变载荷的十分契合,传感器的电阻变化率在低载荷的作用下有着很优秀的拟合性、灵敏性和稳定性。在低载荷作用下,传感器在加载卸载结束后电阻会恢复到初始值,并且当连续施加相同的载荷时,传感器在第二次及后续的加载卸载实验中的电阻变化率与第一次加载几乎相同。进而又进行了疲劳,弯曲,冲击的力学实验,分别验证了两种微纳传感器在试件各种服役条件下响应的及时性和准确性。
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