傾斜繊維ブラッググレーティングセンサを用いた炭素繊維強化ポリマー積層板の硬化プロセスにおける内部残留ひずみの測定。

Internal Residual Strain Measurements in Carbon Fiber-Reinforced Polymer Laminates Curing Process Using Embedded Tilted Fiber Bragg Grating Sensor.

• Ke-Ping Ma
• Chao-Wei Wu
• Yao-Tung Tsai
• Ya-Chun Hsu
• Chia-Chin Chiang

抄録

炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、従来の構造材料よりも優れた多くの機械的特性を有しており、ますます広く使用されるようになってきている。このような複合材料を製造するために使用される硬化プロセスをモニタリングすることは、プロセスの品質を確保するために重要であり、特に材料が製造された後の残留ひずみの特性評価のために重要である。本研究では、CFRP複合材料の硬化を監視するために使用される傾斜繊維ブラッググレーティング（TFBG）センサを紹介する。TFBGセンサーをCFRP積層板の層に埋め込み，積層板の硬化残留ひずみを調査した．実験の結果、硬化残留応力は約-22.25MPa、軸方向残留ひずみは-281.351με、横方向残留ひずみは89.91μεであった。TFBGセンサは、CFRPの硬化残留ひずみに敏感であることがわかり、複合材の硬化プロセスを含むアプリケーションでの使用の可能性があることを意味します。さらに、複合材料の硬化パラメータの最適化とモニタリングにより、複合材料の特性を改善することも可能です。

Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) have many mechanical properties that are superior to those of conventional structural materials and are becoming more and more widely used. Monitoring the curing process used to produce such composite material is important to ensure the quality of the process, especially for the characterization of residual strains after the material has been manufactured. In this study, we present a tilted fiber Bragg grating (TFBG) sensor used to monitor the curing of CFRP composite materials. The TFBG sensor was embedded into the layers of CFRP laminates to study the curing residual strain of the laminates. The experimental results showed that the curing residual stress was about -22.25 MPa, the axial residual strain was -281.351 με, and lateral residual strain of 89.91 με. The TFBG sensor was found to be sensitive to the curing residual strain of the CFRP, meaning that it has potential for use in applications involving composite curing processes. Moreover, it is indeed possible to improve the properties of composite materials via the optimization and monitoring of their curing parameters.