[發明專利]含有分層損傷的智能復合材料制備方法

在審

• 申請號: 201910632339.6
• 申請日: 2019-07-13
• 公開（公告）號: CN110425993A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 葉俊杰;席佳樂;蔡恒;賈斐;儲辰辰;張解語;史寶全
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01N3/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種含分層損傷的智能復合材料結構制備方法，主要解決現有制備智能復合材料時對材料本身結構影響大、制備成本高的問題。其方案是：用切割機切割纖維布得到不同纖維鋪層角的纖維布條；采用梯形滑梯走線結構在兩片纖維布條上鋪設光纖光柵傳感器形成光纖層，并將兩片光纖層背對背放置，中間放置聚四氟乙烯薄膜作為預制損傷層；再以損傷層為起點，在其上下鋪設相同層數的纖維布條，形成疊好的纖維布條整體，再依次覆蓋隔離膜、透氣氈和真空袋，并用高溫密封膠密封；最后將密封好的整體轉移至熱壓罐中在設定的工藝條件下固化，得到含預制損傷層的智能復合材料。本發明對材料本身結構影響小、制備成本低，可用于對復合材料的健康檢測。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種智能復合材料的制備方法，可用于實驗中分析某種復合材料損傷演化的過程。

背景技術

復合材料層合板的分層損傷是影響結構承載能力的主要損傷模式，復合材料層合板結構極易在加工、裝配及服役過程中受到低能量沖擊，且在層間產生分層損傷。由于分層損傷往往發生在層合板的內部，在其表面很難通過目視觀察到，所以分層損傷對于復合材料層合板結構是一個不容忽視的具有隱蔽性的安全隱患。綜上所述，對復合材料結構的分層損傷問題進行系統研究，對于復合材料的實際工程結構設計、制造及其維護都具有十分重要的意義。

目前，對于復合材料層合板結構分層損傷常用的檢測方法有X射線檢測法、超聲波檢測法、聲發射技術等。X射線檢測法靈敏度高、檢測結果直觀，但是射線在穿透物質過程中因被吸收和散射而衰減，因此檢測工件的厚度有一定的限制，且X射線對人體有傷害，檢測人員需作特殊防護，實驗成本較高；超聲波檢測法是利用超聲波對各種材料的穿透力強，指向性好的特點來檢測構件表面及內部的缺陷，操作簡單、檢測靈敏度高、可精確確定缺陷位置與分布，但是使用該方法通常需要耦合劑，不同類型缺陷要使用不同的探頭，實驗工序繁復；與其他無損檢測技術相比，聲發射技術對被檢工件的接近要求不高，因而適用于其他無損檢測方法難以或無法接近，如高低溫、核輻射、易燃、易爆環境下的檢測，聲發射檢測法對動態缺陷敏感，只需要接收傳感器，但是使用該方法對靜態缺陷不敏感，損傷信號和噪聲信號難以區分。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種含有分層損傷的智能復合材料制備方法，以簡化制作工藝，降低實驗成本，提高試件質量，實現對層合板在微小載荷下其內部應變變化的快速檢測。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一、技術原理

本發明利用光纖尺寸小，對結構影響小，靈敏度高、傳感距離長、能夠測量多點擾動和響應速度快，且非常適用于多種場合下的微擾動監測的優點，采用光纖光柵傳感技術去實現對復合材料層合板內部應變變化的監測。光纖光柵傳感技術利用兩個相干紫外線光束照射纖維，改變光纖芯區的折射率，達到在光纖內部形成永久的周期性折射調制的目的，當光纖埋設在物體內部時，會出現導致光纖長度變化的應變和溫度變化，間接檢測出整個待測結構的狀態，從而間接反映出層合板內部應變變化。

二、技術方案

根據上述原理，本發明的實現方案包括如下：

(1)準備所用基本材料，并用消毒液擦洗工作臺面，以確保材料表面清潔，該基本材料包括：纖維布、聚四氟乙烯薄膜、全透明環氧樹脂膠、光纖光柵傳感器、高溫硅膠、高溫膠帶、平板模、隔離膜、透氣氈、真空袋和高溫密封膠；

(2)根據試驗件尺寸及鋪層角度的要求，用切割機從不同方向切割纖維布，同時在切割時留有余量用以后續再切割修飾，得到不同鋪層角的纖維布條；

(3)鋪設光纖層：取其中的兩片纖維布條，每片布條的上方各放置一個光纖光柵傳感器；使用耐高溫的聚四氟乙烯薄膜在纖維布條表面設計一個梯形滑梯的走線結構，將光纖光柵傳感器從纖維布條引到平板模上，即得到兩層光纖層；