[發明專利]分布式光纖智能CFRP層合板的制作方法及其裝置

有效

• 申請號: 201610657383.9
• 申請日: 2016-08-11
• 公開（公告）號: CN106273992B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 朱萍玉;李永敬;孫孝鵬;楊志超;張文力
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B32B37/06
• 分類號: B32B37/06;B32B37/10;B32B37/02;B32B37/00;G01B11/16
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 羅丹

本發明公開了一種分布式光纖智能CFRP層合板的制作方法及其裝置，通過對光纖傳感器的傳感部位施加一定的荷載，為光纖傳感器的傳感部位提供預緊力，將光纖傳感器按預設路徑預緊放置在碳纖維預浸料表面，并保持至熱壓結束，實現光纖傳感器的均勻應力埋入封裝。采用不同的繞線方式能夠有效規劃出各種不同的光纖傳感器的鋪設路徑，具有很大的靈活性，可滿足各種不同的路徑鋪設要求。

技術領域

本發明涉及一種分布式光纖智能CFRP層合板的制作方法及其裝置。

背景技術

碳纖維復合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)質輕高強，但由于增強體和基體多采用層狀熱壓成型，在受到外界的沖擊荷載或機加工時極易產生分層、撕裂等缺陷，屬典型的脆硬材料。隨著CFRP在飛機、風能葉片和汽車零部件的應用日益廣泛，對CFRP構件和加工工藝優化研究中，應變的原位實時監測尤為重要和迫切。光纖傳感器具有體積小、重量輕等特點，適合嵌入CFRP內部，實現上述監測目的。目前，較多地采用碳纖維復合材料對光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感器進行封裝，如申請公告號為CN104476831A的發明專利申請公開的一種智能碳纖維復合板，光纖光柵與CFRP絲方向平行并采用樹脂充填在各束CFRP絲與光纖光柵之間，用于鋼結構加固修復中對載荷的監測。其解調方式不同于分布式光纖傳感器，由于分布式光纖傳感多采用受激布里淵反射，對整段光纖進行一定頻率范圍的掃描。當所鋪設的光纖冗余應力不均勻時，則易造成測試時的掃描帶寬過大，耗時，且在應變為動態時檢測的難度大大增加。而FBG盡管可以做到多點多通道測試，但仍為點式測量，對大面積和密集測點的情形，成本和信號的解讀將更為困難。

發明內容

針對碳纖維復合材料構件在使用中和在機加工時出現的缺陷和安全隱患問題，本發明提出一種嵌入分布式光纖傳感器智能CFRP板制作方法和裝置，具體采用如下技術方案：

一種分布式光纖智能CFRP層合板的制作方法：

通過對光纖傳感器的傳感部位施加一定的荷載，為光纖傳感器的傳感部位提供預緊力；

將光纖傳感器按預設路徑預緊放置在碳纖維預浸料表面，并保持至熱壓結束，實現光纖傳感器的均勻應力埋入封裝。

優選的，所述的分布式光纖智能CFRP層合板的制作方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：將熱壓機上壓板提升到一定的高度，在熱壓機下壓板表面噴涂脫模劑，并在熱壓機下壓板上面放置具有一定纖維方向的碳纖維預浸料，并擺正；

步驟2：利用安裝在繞柱固定板上的光纖繞柱，通過繞線的方式將光纖傳感器鋪設成預設路徑，并將光纖傳感器的兩端放置在斜支架滑輪上，通過懸掛砝碼的方式拽拉光纖傳感器，為光纖傳感器的傳感部位提供一定的預緊力；

步驟3：拽拉設置完成后，在碳纖維預浸料上方鋪設另外一層具有一定角度纖維方向的碳纖維預浸料；

步驟4：重復步驟2和3，直到鋪設成預想的鋪設層數；

步驟5：在熱壓機上壓板噴涂脫模劑，并控制熱壓機上壓板下壓，設置熱壓機的下壓氣壓和溫度，保持一定的時間；

步驟6：熱壓完成后，控制熱壓機上壓板提升到一定的高度，解開光纖繞柱上的光纖傳感器，取出目標；

步驟7：整理層合板未經熱壓的自由光纖段，在兩層碳纖維預浸料之間涂抹樹脂使其固化其間，用于溫度傳感，同時在光纖出口處插上保護套管，保證保護套管的一端位于層合板內，另一端延伸裸露在外部。

優選的，所述步驟6中，光纖繞柱安裝在可合攏收縮的繞柱固定板上，熱壓完成后，通過調節相對兩排光纖繞柱之間的距離解開貼緊在光纖繞柱上的光纖傳感器。

一種分布式光纖智能CFRP層合板的制作裝置，包括熱壓機、光纖傳感器、光纖繞柱、繞柱固定板以及砝碼；