複材內部損傷探測(3/3)

複合材料具有質輕、比強度高、耐酸鹼腐蝕、耐疲勞負載等優點，其中纖維積層板
複材(fiber laminar composites)因其疊層具有方向性，可應不同使用需求作彈性設計，有其
特殊的實用價值，因此受到廣泛地研究。
在使用過程中，當複合材料受到衝擊及循環負載時，材料內部便會開始產生微損傷，
這些損傷在表面無法以肉眼看出，但卻已使材料的機械性質減損，且可成為進一步損傷
破壞之誘導因子，在長期受外力作用後，將導致損傷大規模擴展，並可能造成突發且災
難性的破壞！因此，如何精確掌握複材料使用之損傷發展，是判斷材料是否仍可繼續使
用之重要依據，對於提高材料使用的安全性相當重要。
目前對於複材損傷的掌握，經過多年的發展，仍大體停留在間接且定性的偵測方法
上: 如勁度遞減，超音波掃描、X-ray 照相、電子光斑等，對複材內部損傷的觀察，多有
無法直接接觸到缺陷及無法作線上即時量測的限制。另一方面，光纖因徑細質輕，將其
埋入材料之中，進行材料內部應變、應力分析，這對於突破上述傳統量測技術的限制，
有相當大的潛力！光纖又具有多點量測、即時反應、耐高溫、不受電磁場干擾…等優點，
目前國外已有將光纖埋入機身各部，形成可即時監控的智慧型結構，以增加航空器飛行
的安全。
綜合以上所述，本計畫擬深入探討複材內部因衝擊及疲勞負載所造成的損傷機制，
期能突破傳統對於損傷間接、定性的觀察，進而得到更具實用價值的定量分析。目前已
初步搜集瞭解國內外對於光纖感測器應用的發展進況，並擬著手建立一套實用的光纖即
時感測系統，進行複材內部應變分析及損傷探討，建立複材損傷之預測模式。這幾個研
究主題將涵蓋：(1)光纖本身的機械性質以及不同疊層含光纖之複材的機械性質的探討;
(2) 鑲埋光纖感測器之方法;(3)光纖光柵訊號量測系統之建立與發展;(4)光纖光柵波長
或頻譜與複合材料內部缺陷發展的關連性，藉此建立複材內部損傷的即時監測系統，以
提昇複合材料在使用上的可靠度，並希望對進一步對智慧型材料/結構之應用有所幫助。