基于原位测量的复合材料冲击损伤定位

张 东，胡文龙，万 云，杨 斌,3

（1. 华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237；2. 华东交通大学土木建筑学院，江西 南昌 330013；3. 同济大学航空航天与力学学院，上海 200092）

纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer，FRP）具有轻质高强、耐久性好等优异性能，被广泛应用在航空航天、轨道交通等领域[1]。然而，在服役过程中，FRP 不可避免地承受冲击荷载作用，极易导致其承载能力显著下降[2-3]。目前，离线检测和在线监测两种技术均在检测/监测复合材料的冲击损伤方面得以应用。研究人员开发出了基于超声导波[4]、光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating，FBG）[5]、声发射[6-7]等多种离线检测技术进行冲击定位。Zhao 等[8]基于FBG 采集到的冲击信号，对冲击点进行了定位。喻俊松等[9]通过分析分布式FBG 传感网络感知的冲击响应信号的偏斜度/陡峭度与传感距离的关系，利用加权质心定位算法实现了冲击点的定位。Kim 等[10]通过计算冲击响应信号与样本之间的交叉关联度实现了冲击点的定位。上述离线监测方法的工作量大，且不能现场定位。原位测量技术是通过在线监测结构状态，评定工程体的性能或状态。近年来，原位测量技术因对在役损伤的及时响应，成为保障复合材料结构安全的有效方法，受到广泛关注。发展复合材料原位测量技术将促进离线检测走向在线监测，相关成果对复合材料安全保障体系的构建、完善、应用与推广都具有重要的作用。然而，复杂的力学特性却给复合材料结构的原位测量带来了巨大挑战。

碳纤维/环氧树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced polymers，CFRP）层合板具有优异的导电性，可用于实现损伤状态的原位测量。……