FBG sensorized epoxy resin coupon : manufacturing, mechanical properties and hygrothermal ageing

Composite materials are widely used in the aeronautical field because of their excellent mechanical properties, combined with low weights. Every composite material shows sensibility to effects caused by the environmental condition, in particular humidity and temperature variations. The hygrothermal aging of composite materials manifests itself through physical and chemical processes which become increasingly relevant over time, leading to the degradation of the component performances, with a reduction of mechanical and physical properties. The aim of this research project is to characterize a Fiber Bragg’s Grating sensor to obtain a relationship between changes in the wavelength of the sensor and the strain due to manufacturing process, moisture absorption, and thermal effects in the polymeric matrix of the composite materials. These sensors could give the possibility to monitor the residual strains during manufacturing and conditioning processes and during the life cycle of the component.

I materiali compositi sono ampiamente diffusi nel campo aeronautico per le loro proprietà meccaniche eccellenti, in aggiunta a pesi contenuti. Ogni materiale composito mostra di essere sensibile agli effetti dovuti alle condizioni ambientali, in particolare umidità e temperatura. L’invecchiamento dovuto a questi fattori si manifesta sui materiali compositi attraverso processi chimici e fisici, che diventano sempre più rilevanti nel tempo, portando alla degradazione delle performance del componente, con la riduzione delle sue proprietà meccaniche. Lo scopo di questo progetto di tesi è quello di caratterizzare un sensore in fibra ottica con tecnologia FBG per ottenere una relazione tra le variazioni di lunghezza d’onda nel sensore e le deformazioni che un componente incontra durante il suo ciclo produttivo e quando esposto ad effetti termici e di umidità. Il materiale utilizzato per i provini testati è resina epossidica, tipica matrice utilizzata nei materiali compositi. Questo tipo di sensori può dare la possibilità di monitorare gli sforzi residui sviluppati durante i processi produttivi dei compositi e durante il ciclo vita di un componente.