1. 研究目的与意义（文献综述）
自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢（frp）问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。复合材料(composites)是由两种或两种以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而形成的一个材料系统。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。相比于传统金属材料，复合材料具有抗疲劳性强，质量轻，耐腐蚀，强度高，易加工成型等特点。碳纤维复合材料比重不到钢材料1/4，抗拉强度一般都在3500mpa以上，是钢的7-9倍。由于其优异性能，在航空航天领域有着广泛应用。
复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。现阶段，我国复合材料行业面临一个新的大发展时期，如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下，复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。进入21世纪以来，全球复合材料市场快速增长，亚洲尤其中国市场增长较快。2003～2008年间中国年均增速为15%，印度为9.5%，而欧洲和北美年均增幅仅4%。尽管发展迅速，但是不可否认的是我国与世界先进水平之间仍有差距，在复材应用最为广泛的航空航天领域之间的差距，就显示出了我国与世界先进水平的差距。
传统使用最广泛的传感器是电阻应变片，已有70余年发展历史，已广泛应用于许多领域。经过多年发展，电阻应变片在精度，粘贴工艺上已趋于成熟。但是不可否认的是，电阻应变片也有着许多缺点。首先，其应变片为金属铜，若进行分布式测量，其重量不可忽视；其次，电阻应变片受电磁干扰严重，不适合用太空辐射环境下的应用；再者，其尺寸较大，无法嵌入复合材料内部，无法实现在线在体监测。这些缺陷极大限制了电阻应变片的工业应用。
2. 研究的基本内容与方案
本设计的主要内容是基于光纤光栅传感器的复合材料温度应力特性监测，将对复合材料拉伸应变特性进行ansys理论分析与室内试验，进而对建模数据以及实验数据进行计算与对比分析。
首先需要对复合材料拉伸应变进行了解与整理，包括监测手段、精度与可行性分析。从理论上对各种传感器的优缺点进行对比。数据精度在建模方面有着重要意义。对传感器分布方案进行优化，从而为建模与实验做好准备。
光纤光栅传感器（fiber grating sensor）属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格（bragg）波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。当可调谐光源发出的光入射到含有光栅的光纤中时，波长与光栅周期一致的光将被反射，其他波长的光则不受影响地通过光栅。裂缝的变化会直接造成光纤光栅的形变，导致光纤光栅中心反射波长漂移。因此通过分析反射光波长，就可以通过计算得出裂缝变化数据。
建模首先应确定光纤光栅传感器的的光栅周期，以确定初始状态下的反射波长，进而绘制出输入光谱图、输出光谱图以及反射光谱图。由光谱图得出反射峰值。理论上讲输出光谱曲线与反射光谱曲线叠加应输入光谱曲线一致。然后给复材施加应力，以改变光栅受力情况，再次绘制输出光谱图以及反射光谱图并记录峰值。分析理论计算的峰值与ansys仿真得出的峰值，判断仿真是否成功。
3. 研究计划与安排
第1-3周：调研复材温度应变监测现状，设计温度应变监测试验模型；第4-7周：布置光纤光栅在线传感系统，测试并完善温度应变监测试验模型；
第8-13周：开展不同应变梯度条件的光纤光栅监测温度应变监测试验；
第14-16周：分析实验结果并与其他监测方法进行比较，完成毕业论文；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] nash p.review of interferometric optical fiber hydrophone technology [j].ieee proc radar sonar naving,1996,143(3):204-209.[2] zhang y, wang n，li x，eta1．an interferential fiber-optic sensor and its demodulation scheme[c].ieee,2012 symposiumonphotonics and optoelec- tronics(sopo).2012:1-3．
[3] 安敏英等．光学传感与测量[m] ．北京：电子工业出版社，2001
[4] 杨祥林，光纤通信技术[m] ．北京：国防工业出版社，2000
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