A study on the mechanical behavior of the optical fiber sensors embedded in the composite laminate

복합재료 적층판에 삽입된 광섬유 센서의 기계적 특성에 관한 연구

Tensile stress loaded on smart composite structures and thermal stress occurred during the during process of the smart composite materials with embedded optical fiber sensors affect directly the mechanical behavior of the embedded optical fiber sensors within the smart composite structures. Stress distribution within the optical fiber sensors varies with respect to the stacking sequence of the composite laminate and the coating conditions of the optical fibers. The cracks occurred within the composite laminate affect not only the fracture of the composite laminate but also the fracture of the optical fiber sensors embedded within the composite laminate. In this study, firstly, stress distribution of the optical fiber sensors embedded within the composite laminate which is subjected to the tensile and thermal stresses was analyzed using Finite Element Method. And, secondly, the effect of the stacking sequence of the composite laminate and the coating conditions of the optical fiber sensors on the stress distribution of the optical fiber sensors was investigated. Finally, the effect of the crack occurred within the smart composite laminate on the fracture behavior of the optical fiber sensors was also observed through the tensile test.

지능형 복합재료 구조물(Smart Composite Structures) 사용 시 부하되는 인장하중과 복합재료의 경화 시 발생하는 열하중은 복합재료 내에 삽입된 광섬유 센서의 기계적 거동에 직접적인 영향을 미친다. 게다가 복합재료의 적층 순서 및 코팅층의 유무에 따라 광섬유 센서 내의 웅력 분포는 달라지게 된다. 또한, 복합재료 적층판 내에서 발생된 균열은 적층판 전체의 파괴뿐만 아니라 광섬유 센서의 파괴에 큰 영향을 미치게 된다. 그러므로, 본 연구에서는 인장하중 및 열하중이 가해지는 복합재료 적층판 내에 삽입된 광섬유 센서의 응력분포를 유한요소해석을 통해 알아보고, 복합재료 적층판의 적층 순서에 따른 영향과 광섬유 센서에 코팅을 하였을 경우 광섬유 센서 내의 응력분포에 미치는 영향을 알아보았다. 또, 인장실험을 통하여 적층판 내에서 발생한 균열이 광섬유 센서의 파괴에 미치는 영향을 알아보았다.