1.前言
复合材料具有轻质、高强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳等优良特性，现已广泛应用于航空航天、机械装备与土木工程等领域。但由于其非均质、各向异性的结构特点，内部极易产生隐蔽损伤，例如在复材成型过程中，预浸料表面处理不洁净、内部残留空气层等，都会形成初始缺陷。这类缺陷在结构表面通常无明显迹象，往往在长期使用中，经碰撞、冲击、疲劳累积等作用后，才逐步发展为明显的裂纹、分层等损伤，给结构安全带来隐患。
因此，在复合材料健康监测中，需及时确定损伤位置并实时跟踪损伤演化趋势。基于OFDR技术的分布式光纤传感系统，是实现复合材料内部缺陷无损、精准、动态监测的有效方法。
2.测试案例
为验证分布式光纤传感技术在复合材料隐蔽损伤识别中的有效性，本次试验以一块外观无缺陷的树脂基纤维增强复合材料板为研究对象，在其表面布设一根聚酰亚胺涂层分布式光纤。
光纤采用两路平行方式布设：一路采用全胶固定，另一路以10cm间距点胶固定，形成两种不同耦合状态的监测路径。试验时将试样两端刚性固定，在中间区域缓慢施加竖向载荷，使板材逐步向上弯曲变形；通过OSI-S分布式光纤传感系统，实时采集并记录不同载荷下板材的应变分布数据。
图1受力变形后出现明显损伤的样品板图2光纤布设图试验结果清晰表明，随着加载力逐步增大，光纤在相同位置连续出现六个特征应变峰，且峰值随外力增加持续升高，与板材内部损伤的产生与扩展过程高度对应。其中，前三个峰值及附近区域应变呈连续平滑变化，对应全胶固定段光纤，该段耦合状态良好、应变传递连续；
后三个峰值及周边应变呈现明显阶跃式变化，对应点胶固定段光纤，由局部约束差异导致应变响应突变。各应变峰的相对位置与复合材料板内部损伤位置完全一致，证明OFDR设备可精准识别损伤区域、定位损伤位置，并实时反映损伤随载荷的扩展趋势，为复合材料损伤监测提供可靠的数据支撑。
图3不同外力时样品板应变测量结果出现两种不同曲线特征的原因在于：复合材料受竖向载荷发生形变时，点胶布设的光纤未与结构表面完全贴合，无法与被测结构协同变形，两点胶点之间的光纤处于自由状态，难以准确反映各位置的真实应变；而全胶布设的光纤与结构表面耦合充分，能够真实、连续地反映各处的实际应变值。
3.三维展示案例
OFDR光纤传感技术作为一种无损检测手段，应用于复合材料损伤检测具有精度高、可连续跟踪测量等突出优势。系统还可实现应变场的实时三维可视化展示，更直观、便捷地定位复合材料损伤位置。
如图所示，将实测数据导入三维展示软件后，可重构出整个复合材料结构的应变场分布，与仿真结果高度一致。三维展示软件能够将复杂的应变曲线转化为直观的应变场云图，便于实时、清晰地监控复合材料成型或加载全过程。
图4复材实物图图5加载仿真图图6三维展示应变场总结
本次试验结果表明，基于OFDR技术的分布式光纤传感系统在复合材料损伤检测中优势显著。该技术可实现高精度、分布式、无损化监测，能够准确定位隐蔽损伤位置、实时跟踪损伤扩展趋势；配合三维可视化软件，可将应变场直观呈现，大幅提升监测效率与可读性。
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