Schub- und Hauptdehnungsrekonstruktion mit eingebetteten Faser-Bragg-Gittern

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Die Strukturüberwachung und -regelung, speziell von Faserverbundstrukturen, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Beispiele sind die Überwachung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen. Zur Überwachung werden Sensoren aufgebracht oder in die Struktur eingebettet. Einen besonderen Vorteil bieten hier Lichtleitfasersensoren, speziell Faser-Bragg-Gitter (FBG) Sensoren, da diese aufgrund ihrer geringen Abmessungen und geometrischen Eigenschaften im Herstellungsprozess dieser Werkstoffe eingebracht werden können und das Verhalten der Werkstoffe nur gering beeinflussen. Aktuelle Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die Vermessung von Strukturdehnungen mittels eingebetteten Faser-Bragg-Gittern. Es wurde vorgeschlagen, auf der Grundlage einer polarisationsabhängigen, spektralen Auswertung der FBG-Sensoren drei Dehnungsparameter und die Temperatur durch ein einzelnes FBG zu bestimmen [14]. Diese Möglichkeit ist für die Strukturüberwachung und -regelung von großem Interesse. Wie wir kürzlich zeigen konnten, treffen die hierfür erforderlichen Annahmen über das Verhalten von FBG Sensoren im Material jedoch nur bedingt zu. Es bestehen Einflüsse, die eine derartige Rekonstruktion erschweren bzw. unmöglich machen. Es ist uns jetzt gelungen, eine analytische Formulierung dieser Einflüsse abzuleiten, mit deren Hilfe ein erweitertes Verfahren für die Bestimmung der Dehnungsparameter angegeben werden kann. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, ein entsprechendes faseroptisches Messsystem aufzubauen und damit den experimentellen Nachweis des Verfahrens zu liefern.