Publication

Monitoring strain gradients in adhesive composite joints by embedded fiber Bragg grating sensors

Résumé

The adhesive bonding of composite materials can be applied to assemble light-weight structures for aeronautical applications. However, the application of adhesive bonds in primary load-bearing structures is limited by the lack of adequate techniques to monitor the quality of the joint during service. This work evaluates the feasibility of using Fiber Bragg Grating (FBG) arrays to monitor the distribution of strains developed along the bonded region in single lap shear specimens. Three different positions for the FBGs were both experimentally and numerically studied namely in the first ply, at the composite/adhesive interface, and in the adhesive. The mechanical performance of the joint was not modified due to the embedding of the optical fiber at the different positions. The simulations and the measurements showed good agreement for the three positions. The optical sensor placed at the composite/adhesive interface captured the strongest strain gradient.

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Matériau composite
vignette|Multicouche, un exemple de matériau composite. Un matériau composite est un assemblage ou un mélange hétérogène d'au moins deux composants, non miscibles mais ayant une forte capacité d'interpénétration et d'adhésion, dont les propriétés mécaniques se complètent. Le nouveau matériau ainsi constitué possède des propriétés avantageuses que les composants seuls ne possèdent pas. Bien que le terme composite soit moderne, de tels matériaux ont été inventés et abondamment utilisés bien avant l'Antiquité, comme les torchis pour la construction de bâtiments.
Fibre à réseau de Bragg
Une fibre à réseau de Bragg (FBG, fiber Bragg grating en anglais) est un type de réseau de Bragg inscrit dans un court segment de fibre optique, qui réfléchit des longueurs d'onde particulières de la lumière et transmet toutes les autres. Cette fonction est réalisée en créant une variation périodique de l'indice de réfraction du cœur de la fibre, qui génère un miroir diélectrique spécifique à une longueur d'onde donnée.
Adhésif
Un adhésif est un matériau qui permet de rendre des objets mécaniquement solidaires. Selon leur état de surface lisse ou rugueux, leur porosité, leur souplesse ou leur rigidité, les critères biologiques de tolérance de la substance, le caractère provisoire ou durable de l'assemblage, le milieu d'application, on utilise différents types d'adhésifs, dont la structure chimique va ou non réagir avec la surface des pièces.
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