A study on the application of optical fiber sensors to smart composite structures

지능형 복합재 구조물에 대한 광섬유센서의 적용에 관한 연구

In this study, as a part of the basic study for the application of optical fiber sensors to smart composite structures, the integrity of optical fiber sensors embedded within the composite structures was examined and then the laser signal transmitted through optical fiber sensors during the deformation of host structures was investigated. Firstly, it was found that bending test could be substituted for tensile test by comparing cumulative failure distribution based on weakest link theory and introducing the correction factor. Weibull parameters were obtained through the experiments and the correction factor was found to be applied to cumulative failure distribution derived from bending test. The integrity of embedded optical fiber sensors due to the thermal effect was evaluated by the comparison of the mean tensile strengths of cured and uncured optical fibers. Secondly, relationships between stress-strain curve obtained in tensile test of composite laminate and the intensity of laser signal transmitted through embedded optical fibers were examined and the possibility of the effective damage detection using optical fiber sensors was studied.

본 연구에서는 광섬유센서를 지능형 복합재 구조물에 적용하기 위한 기초적 연구의 일부로서, 구조물내에서의 광섬유센서의 건전성 평가와 주조물에 유발된 변현 및 손상에 대한 광섬유센서의 신호검출 거동을 연구 검토하였다. 첫째로, 최약체결파손이론에 거한 광섬유센서의 누적파손분포를 비교하고 수정계수를 도입함으로써, 굽힘시험이 인장시험을 대신할 수 있음을 보였다. 실험에 의해 Weibull 파라미터를 얻고, 굽힘시험에서 유도된 누적파손분포에 적용될 수정계수를 구했다. 열처리한 강섬유센서와 열처리하지 않은 광섬유센서의 인장강도 평균값을 비교함으로써 복합재료 적층관의 경화 사이클 동안 열처리에 의해 야기되는 광섬유센서의 건전성을 평가하였다. 둘째로, 직교적층판과 일방향적층판의 인장시험에서 측정된 시편의 응력-변형률과 삽입된 광섬유센서를 통과한 레이저신호 세기와의 관계를 검토하고, 광섬유센서를 이용한 효과적 손상검출 가능성을 연구 검토하였다.