基于电阻行为自感知的平纹编织碳纤维增强环氧复合材料弯曲疲劳损伤监测研究

本研究针对平纹编织碳纤维增强聚合物(PWCFRPs)的结构健康监测需求，提出了一种无传感器原位监测方法。通过双探针法实时监测不同厚度(4.0/4.7?mm)试样在三点弯曲试验中的电阻变化，发现较厚试样具有更优的弯曲强度、刚度及疲劳寿命。电阻变化与损伤演化（基体开裂-界面脱粘-纱线断裂）高度吻合，早期负压阻效应向破坏时电阻骤变的转变可作为结构退化量化指标，为智能复合材料自感知功能提供了简易实用的技术方案。

　　

本研究提出了一种创新的无传感器原位结构健康监测方法，通过分析平纹编织碳纤维增强聚合物(PWCFRPs)在弯曲疲劳过程中的本征电阻行为实现损伤追踪。采用双探针法（two-probe method）对两种厚度（4.0和4.7?mm）的PWCFRP试样进行三点弯曲试验期间实时电阻监测。静态与疲劳试验表明，较厚试样展现出更优异的弯曲强度、刚度和疲劳寿命。关键发现是：电阻变化与损伤演化过程高度同步——从初始基体开裂、界面脱粘直至最终纱线断裂。早期循环中出现的负压阻效应（negative pressure-resistance effect）向破坏阶段电阻急剧升高的转变，可作为结构退化的量化指标。这种相关性使得无需外部传感器即可实现有效的健康监测，为通过简易实用的双探针电阻测量技术实现自感知功能的智能复合材料结构奠定了理论基础。