基于应力物理模型的碳纤维复合材料温阻效应.PDF

第３９卷第５期 南　 京　 工　 业　 大　 学　 学　 报　 （自然 科 学 版） Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．５ ２０１７年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＪＩＮＧＴＥＣＨ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｓｅｐ． ２０１７ － ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７６２７．２０１７．０５．００３ 基于应力物理模型的碳纤维复合材料温阻效应 １，２ １ １ １ １ 刘荣桂 ，平　 舒 ，谢桂华 ，刘　 聃 ，席宜超 （１．江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 ２１２０１３；２．硅湖职业技术学院，江苏 昆山 ２１５３３２） 摘　 要：碳纤维增强复合材料（ＣＦＲＰ）既具有承载能力又具有一定的智能特性。 开发其智能特性，研发具有相关 功能的传感元件运用于结构健康监测具有重要的理论与应用价值。 基于应力模型，建立了ＣＦＲＰ 温阻效应预测模 型，在室温（１８５、２０ ℃）～高温（１００ ℃）温度条件下，分别对有无掺入碳粉／ ＳｉＯ 混合颗粒的ＣＦＲＰ 传感元件进行 ２ 温阻试验，并验证ＣＦＲＰ 温阻效应预测模型。 试验结果表明：第 １次升温中两种传感元件均表现为正温度系数 （ＰＴＣ）效应；第２、３次温度循环试验中，掺入碳粉／ ＳｉＯ 颗粒的ＣＦＲＰ传感元件负温度系数（ＮＴＣ）效应／ ＰＴＣ效应之 ２ 间的转变温度为４５２０ ℃，重复性和规律性更好，ＣＦＲＰ 温阻效应预测模型相关系数均大于０８５。 研究结果对研发 ＣＦＲＰ传感元件运用于结构健康监测的温度检测方面具有实际工程意义。 关键词：物理模型；ＣＦＲＰ；碳粉；ＳｉＯ ；温阻效应 ２ － － － 中图分类号：ＴＢ３３２　 　 　 　 　 　 文章编号：１６７１ ７６２７（２０１７）０５ ００１２ ０７ Ｔｈｅｒｍｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｍｏｄｅ １，２ １ １ １ １ ＬＩＵ Ｒｏｎｇｇｕｉ ，ＰＩＮＧ Ｓｈｕ ，ＸＩＥ Ｇｕｉｈｕａ ，ＬＩＵ Ｄａｎ ，ＸＩ Ｙｉｃｈａｏ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌａｋｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｓｈａｎ ２１５３３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ （ＣＦＲＰ） ｈａｓ ｂｏｔｈ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｃｅｒｔａｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｂｙ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｏｆ ｉｔｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ ｓｅｎｓｏｒｅｌｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｕｓｅ