[發(fā)明專利]一種氫氣瓶無損檢測裝置及檢測方法

有效

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• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110469772B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 張財志;白云鋒;李夢曉;樊芮嘉;張俊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F17C13/02
• 分類號: F17C13/02;F17C13/04;F17C13/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種氫氣瓶無損檢測方法，其特征在于：該方法為：

在車載氫氣瓶生產過程中，將分布式光纖I和光纖II采用共軛纏繞方式，以螺旋狀纏繞到內膽與碳纖維之間，用環(huán)氧樹脂膠水進行固定，外部纏繞碳纖維及玻璃纖車載氫氣瓶；兩端設置瓶口閥和尾堵；

對光纖傳感器采集到的溫度和應變信號進行空間坐標換算，得到車載氫氣瓶上各測點處的溫度和應變信息；進行結構溫度場和應變場的反演，即根據(jù)氫氣瓶上各離散測點的信息，通過數(shù)據(jù)采集模塊存儲到上位機，進行插值擬合計算得到整個氫氣瓶的溫度場和應變場；根據(jù)整個氫氣瓶在一定壓力下的溫度場和應變場信息，判斷是否存在應力集中現(xiàn)象，評估車載氫氣瓶的受損程度，從而判斷車載氫氣瓶是否能夠繼續(xù)使用。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種氫氣瓶無損檢測方法，其特征在于：該方法為：所述插值擬合計算采用克里金法，公式為：

式中A^*(x)是在位置x處溫度/應變的估計值；A(x_i)是位置x_i處溫度/應變的測量值；λ是分配給A(x_i)的殘差權重；n是用于估算過程的溫度測量值的個數(shù)；以估計值的方差最小和無偏性作為選取標準，推導出計算權重的克里金法的線性方程組

式中，γ_ij＝γ(x_i-x_j)為距離x_i和x_j之間的變異函數(shù)值；μ為估計值方差極小值時引入的拉格朗日乘數(shù)；通過上式求解可得到所有的權重λ₁,…,λ_n進而通過(1)式求得估計值A^*，即得到未測點處溫度/應變信息。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種氫氣瓶無損檢測方法，其特征在于：所述判斷車載氫氣瓶是否能夠繼續(xù)使用具體為：

合金內膽的強度失效準則：根據(jù)最大應力或應變失效理論，結合反演的應力應變云圖，按如下強度條件判斷氣瓶內膽是否失效：

強度條件：σ₁≤[σ]＝σ_s/n，n為安全系數(shù)，n取2；σ₁為檢測到的材料最大應力，[σ]為內膽的許用應力，σ_s為內膽的屈服強度；

ε₁≤ε_jx，ε_jx是指材料拉伸時的最大伸長線應變；ε₁為檢測到的材料最大應變；

纖維層的強度失效準則：基于連續(xù)損傷力學CDM理論、彈塑性力學理論、復合材料層合板理論、最大應力理論、最大應變理論、Hashin理論、Hoffman理論、Tsai-Wu理論和Tsai-Hill失效理論，結合應力云圖，找出應力集中位置的情況，對比復合材料層的失效準則，判斷車載氫氣瓶復合層的受損程度；

根據(jù)應力應變反演云圖，結合合金內膽和纖維層的強度失效準則，判斷內膽或者復合層是否失效，評估氫氣瓶的受損程度，判斷氫氣瓶是否能夠繼續(xù)使用。

4.基于權利要求1～3中任一項所述方法的氫氣瓶無損檢測裝置，其特征在于：該裝置包括依次連接的

車載氫氣瓶，

用于采集溫度和應變數(shù)據(jù)的光纖傳感器，

用于連接光纖的光纖接口，

解調儀模塊；

和用于數(shù)據(jù)處理的上位機；

所述光纖接口設置在車載氫氣瓶的加氫口；

對光纖傳感器采集到的溫度和應變信號進行空間坐標換算，得到車載氫氣瓶上各測點處的溫度和應變信息；進行結構溫度場和應變場的反演，即根據(jù)氫氣瓶上各離散測點的信息，通過數(shù)據(jù)采集模塊存儲到上位機，進行插值擬合計算得到整個氫氣瓶的溫度場和應變場；根據(jù)整個氫氣瓶在一定壓力下的溫度場和應變場信息，判斷是否存在應力集中現(xiàn)象，評估車載氫氣瓶的受損程度，從而判斷車載氫氣瓶是否能夠繼續(xù)使用。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種氫氣瓶無損檢測裝置，其特征在于：所述車載氫氣瓶包括內膽、碳纖維、玻璃纖維、瓶口閥和尾堵；

所述車載氫氣瓶的內膽兩端分別設有瓶口閥和尾堵；

所述內膽外覆有光纖；

所述光纖外覆有碳纖維；

所述碳纖維外覆有玻璃纖維。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種氫氣瓶無損檢測裝置，其特征在于：所述光纖傳感器按共軛纏繞方式，以螺旋狀纏繞設置在車載氫氣瓶的內膽與碳纖維之間。