基于光纤光栅的悬臂结构疲劳裂纹实验研究*

徐刚，梁磊，仇磊，李红丽，梅华平，曹珊

（1.湖北工程学院机械工程学院，湖北孝感432000；2.武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，武汉430070）

基于光纤光栅的悬臂结构疲劳裂纹实验研究*

徐刚1，2*，梁磊2，仇磊2，李红丽1，梅华平1，曹珊2

（1.湖北工程学院机械工程学院，湖北孝感432000；2.武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，武汉430070）

疲劳以及裂纹对机械结构的寿命和生产安全都有着重要的影响。针对叶片等悬臂类结构设计了一种采用光纤光栅进行疲劳测量的方法，通过对比实验证实了裂纹对结构疲劳过程的影响。实验结果表明：完整叶片结构试件的固有频率为124.2 Hz，经过5×106次循环后固有频率和光栅波长均无明显变化；而有0.1 mm深度裂纹的固有频率为123.3 Hz，经过5×106次循环后固有频率变为86.68 Hz，证实了裂纹对疲劳寿命的影响。

疲劳；裂纹；悬臂结构；光纤光栅；固有频率

EEACC：7230doi：10.3969/j.issn.1004-1699.2016.09.011

疲劳与断裂是机械设备在使用过程中的常见故障，尤其是随着经济的高速发展，更多的大型设备要求在高温高压等恶劣环境下长期运行，由疲劳引发的设备故障并造成巨大经济损伤和人员伤亡的事例数不胜数［1-3］。对设备的疲劳故障进行检测研究可以有效判断设备的运行状态，提前发现故障，预防结构发生灾难性的失效，从而避免国家财产和人民生命安全受到巨大的破坏。研究设备的疲劳状态还可以有效延长设备的整体寿命，做到早发现早治疗，对问题部件及时进行更换，从而避免更大的破坏［4］。

自1989年Morey首次提出将光纤光栅用作传感以来，光纤光栅传感技术受到了世界范围的广泛重视，并且得到了迅速的发展［5-6］。……