智慧型複材貼片開發及應用

 

刊登日期:2004/8/5
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本文為開發智慧型複材貼片(Composite Smart Patch)以量測結構體變形情況,此貼片能依附於大多數結構體表面以偵測結構體關鍵位置之形變。成品尺寸為200×200 mm 、厚度0.35mm 。智慧型貼片之夾層,採取上下層交錯90 度之複合預浸材,並於其中埋設10 個應變規(Strain Gauge)與一個熱電偶(Thermocouple)作為感測元件。內部應變規排列如九宮格,作為量測0 、45 、90 、135 等角度之應變分佈,以求偵測整個曲面的形變情況。本文以類神經網路(Neural Network)作為偵測理論基礎,採行四層網路倒傳遞架構,並定義輸入層為貼片內部10個應變規的感測訊號值,輸出層為貼片邊界8 個點與中央1 個點的Ux, Uy, Uz 方向的位移量。以均方誤差為0 作目標,進行類神經網路之訓練與學習。
應用以類神經網路訓練完成之智慧型複材貼片進行實驗,將貼片以樹脂膠合於鋁板上做為實驗組,並設計無貼片之對照組。實驗時施以不同之受力位置與型態,以讀取各感測器之訊號。結果顯示,實驗組與對照組兩者趨勢相同,且誤差均小於10 %。最後將實驗中智慧型複材貼片所擷取之應變資料,當作類神經網路之輸入值,以得到貼片邊緣及中央之變形狀態。結果顯示,能夠看出大致上之施力類型,並證實貼片具有偵測曲面形變之能力。

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