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臺大工學院簡訊

學術成果

單秋成、林子傑:Hygrothermal damage monitoring of composite adhesive joint using the full spectral response of fiber Bragg grating sensors, Polymers 2022, 14(3), 368
  • 發布單位:工學院

  與傳統連接技術相比,膠合連接具有很多優勢,包括無需鑽孔和局部高溫加熱,可保持結構表面光滑。因此,不會出現熱影響區材料退化,也不會由於橫截面減小和應力集中而導致結構弱化。在複合材料中,它有助避免纖維中斷。通過在大面積上分散載荷傳遞,膠合接口大幅降低了應力,從而提高了剛度和強度重量比,所以大量被應用於航太與陸上交通載具。然而膠合接口會因高溫和潮濕而劣化。 吸濕會導致溶脹、塑化、界面弱化、界面缺陷/開裂和強度降低。 傳統的非破壞檢測技術不容易揭示缺陷形成前的水分吸收和材料劣化。 嵌入式光纖布拉格光柵 (FBG) 傳感器可以反映膠接處的膨脹應變,並為濕熱老化下吸濕率的在線監測提供一種經濟可行的替代方案。目前大部份以FBG進行結構完整性監控的研究均依賴FBG頻譜峰值偏移現象來進行。 黏合劑的劣化和界面缺陷會導致不均勻的應變,這可能會使 FBG 光譜劈裂/寬化,從而使波峰偏移的測量失去意義。 本研究提出利用全頻譜響應可能更能揭示膠合接頭的完整性。這方面的研究目前仍相當缺乏。本研究將含 FBG 的光纖埋入單搭接複合材料的膠合接頭,試片並浸泡在 60°C 的水中 30 天。在此濕熱老化的環境,以及後續的拉伸和疲勞破壞,FBG頻譜展現一系列的演變,顯示能使用全頻譜響應來監測濕熱劣化有其發展潛力。(機械系單秋成教授提供)