复合材料是一种新型、先进的结构材料，因其具有强度高、刚度大、质量轻、以及抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一些列优点，已经被越来越广泛的应用于航空航天、能源、交通、建筑、机械、信息、生物、医学和体育等工程和领域^[1]。复合材料层合板就是复合材料的使用方式之一。然而，由于复合材料层合板制作工艺原因，其内部有时会产生一些缺陷，由于复合材料的各向异性及非均匀性，其对裂纹损伤不如其他类型的材料敏感，即复合材料的损伤和破坏通常是在疲劳过程中慢慢积累导致的。在复合材料出现结构损伤后，会极大的影响结构的刚度和强度，而这种影响又是在长时间积累下瞬间产生的，一旦出现就会产生极大的危险性^[2]。例如，复合材料在如今越来越多的应用于航空领域，而由于航空恶劣的环境，任何复合材料的缺陷都可能会导致相关结构被破坏，从而导致灾难性的后果^[3]。然而，复合材料的早期缺陷通常产生在材料内部，难以通过肉眼观察发觉，当损伤被察觉时，相关结构往往已经因被破坏而无法继续使用了。因此，对复合材料的损伤检测如今已经为人们所重视，如何准确，便捷，快速的发现复合材料层合板的损伤也成为了业内人士非常关注的课题之一。

由于复合材料层合板的损伤难以察觉，为了避免因损伤而导致的严重后果，寻找一种对复合材料层合板的损伤能够准确识别，又不影响层合板性能的方法是十分必要的。本次毕业论文的研究目的是使用光纤光栅传感器的应变测量特性对复合材料层合板的裂纹进行识别。

光纤光栅传感器具有结构简单、质量轻、体积小、抗电磁干扰、电绝缘等优点，同时由于光纤光栅与光纤之间的兼容性，很容易将多个光纤串联在一根光纤上，实现分布式传感^[4][5][6]。因而将光纤光栅传感器埋入复合材料层合板中对复合材料层合板的性能、结构几乎不会产生影响。利用光纤光栅传感器能够检测应变变化的特性，通过对复合材料层合板产生裂纹等损伤前后的应变进行测量，可以得到不同的数据，通过对相关数据的对比就可以实现对复合材料层合板的裂纹检测的目的。

国内外如今对于复合材料层合板的损伤检测进行了大量的研究和实验，如刘元林等人就碳纤维复合材料的无损检测提出了诸如红外热波检测、涡流检测、超声波检测、声发射检测、X 射线检测等一系列方法；贺跃进^【8】等人利用信号发生器发出持续的方波信号，通过压电激振器在复合材料构件内产生振动信号从而引起构件内部能量变化，再通过对比健康状态和裂纹损伤状态的能量变化的不同，实现对复合材料的损伤检测；Ginu Rajan等人研究了将聚合物光纤光栅传感器嵌入复合材料后的一系列特性^[9]；Loutas T.H.^【10】等人基于小波分析技术提取带中心孔损伤的复合材料结构损伤的信号特征，实现了复合材料结构损伤的检测。国内外同样也有很多利用光纤光栅传感器对复合材料损伤检测的研究和实验，Shizeng Lu^【11】等人利用光纤布拉格光栅构建传感器网络，结合小波分解与重构算法、频谱分析和支持向量多分类计算法研究了碳纤维复合材料板损伤的模式识别算法；S.Takeda^[12]等人利用嵌入在复合材料层合板中的小直径光栅布拉格光纤传感器监测落锤冲击实验中不同冲击能量强度作用于复合材料所产生的损伤，从而证明其能有效监测复合材料的损伤;Ye Qiu^[13]等人运用了基于光纤光栅传感器的复合材料场效应管（SHM）技术对复合材料材料结构健康监测进行了一系列研究。

对于复合材料层合板的损伤检测是目前相关领域的重要课题之一，利用光纤光栅传感器能有效的实现该目的，因此，本次研究题目具有十分重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1本次研究基本内容及任务

本次研究的基本内容为设计制备复合材料层合板试件，构建基于光纤光栅传感的复合材料层合板裂纹检测实验系统，通过光纤光栅传感器对层合板的应变测量进行裂纹识别。

本次研究主要有如下任务：

（1）查阅关于光纤光栅传感器、复合材料层合板的相关中英文资料；

（2）制定复合材料层合板制备方案，计划详细的对复合材料层合板裂纹检测的实验系统的构建方案，完成对层合板的裂纹识别；