[發(fā)明專利]碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法及監(jiān)測裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010762894.3 | 申請日： | 2020-07-31 |
| 公開（公告）號： | CN111928893B | 公開（公告）日： | 2021-07-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周華民;周何樂子;張峰嘉;王飛飛;張云;黃志高;李德群 | 申請（專利權(quán)）人： | 華中科技大學 |
| 主分類號： | G01D21/02 | 分類號： | G01D21/02 |
| 代理公司： | 華中科技大學專利中心 42201 | 代理人： | 尚威;李智 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 碳纖維 復合材料 全過程 在線 監(jiān)測 方法 裝置 | ||
1.一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法，其特征在于，利用同時具有介電/壓電效應與熱釋電效應的多功能材料作為碳纖維復合材料的層間相，并在該層間相的表面以及該層間相相鄰的碳纖維復合材料層上分別設(shè)置導線，組成監(jiān)測電路的核心；由于碳纖維復合材料構(gòu)件成形過程中的溫度變化與服役過程的外載變化及損傷發(fā)生，均會引起該層間相與該相鄰碳纖維復合材料層上的電荷變化從而導致電信號變化，通過監(jiān)測上述電信號變化實現(xiàn)碳纖維復合材料構(gòu)件成形過程中的溫度監(jiān)測與服役過程的應力及損傷監(jiān)測，即實現(xiàn)碳纖維復合材料構(gòu)件的成形-服役全過程在線監(jiān)測。
2.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：
(a)根據(jù)所需傳感器的數(shù)量，在相應數(shù)量的碳纖維復合材料層表面成形同時具有介電/壓電效應與熱釋電效應的多功能材料層間相，并在該多功能材料層間相表面設(shè)置導線，目的是將熱釋電效應與介電/壓電效應在該層間相上產(chǎn)生的電信號導出；
(b)將步驟(a)中制備有多功能材料層間相的碳纖維復合材料層作為傳感器參與碳纖維復合材料構(gòu)件的成形，即在碳纖維復合材料構(gòu)件的成形過程中，將制備有多功能材料層間相的碳纖維復合材料層成形在指定的監(jiān)測位置；由于碳纖維自身存在導電特性，因此以該制備有多功能材料層間相的碳纖維復合材料層表面作為正極，以步驟(a)中引出的導線為負極接入外部電路，從而采集并存儲構(gòu)件成形過程中產(chǎn)生的電信號；
(c)碳纖維復合材料構(gòu)件服役后，以該制備有多功能材料層間相的碳纖維復合材料層表面作為正極，以步驟(a)中引出的導線為負極接入外部電路，從而采集并存儲構(gòu)件服役過程中產(chǎn)生的電信號；
(d)根據(jù)步驟(b)、(c)采集的電信號計算并分析被測構(gòu)件成形過程中溫度變化與服役過程中應力狀態(tài)變化。
3.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(d)中進行計算分析之前，先對步驟(b)、(c)采集的電信號進行放大處理。
4.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟(a)中的成形方法包括手工放置、3D打印、靜電紡絲或纖維自動鋪絲。
5.如權(quán)利要求2～4任一項所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟(b)、(c)中碳纖維復合材料構(gòu)件正極表面通過導電銀漿或?qū)щ娔z與外部電路的導線連接。
6.如權(quán)利要求1～4任一項所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測方法，其特征在于，所述同時具有介電/壓電效應與熱釋電效應的多功能材料包括聚偏氟乙烯、鈦酸鋇陶瓷或鈦酸鉛陶瓷。
7.一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括碳纖維復合材料層，以及該碳纖維復合材料層表面成形的同時具有介電/壓電效應與熱釋電效應的多功能材料層間相；該多功能材料層間相表面設(shè)置導線作為負極、該碳纖維復合材料層作為正極接入外部電路；該外部電路用于在線檢測正極和負極之間形成的電信號，并傳輸至處理器中；所述處理器用于建立監(jiān)測的電信號與復合材料構(gòu)件應力/應變狀態(tài)的對應關(guān)系，和/或根據(jù)已知的電信號與復合材料構(gòu)件應力/應變狀態(tài)的對應關(guān)系，計算并分析被測構(gòu)件成形過程中溫度變化與服役過程中應力/應變狀態(tài)變化。
8.如權(quán)利要求7所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述外部電路包括放大電路，用于對采集的電信號進行放大處理。
9.如權(quán)利要求8所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述放大電路為電荷放大器；所述電信號包括電流和/或電壓信號，分別通過電流測量儀和/或電壓測量儀采集。
10.如權(quán)利要求7所述的一種碳纖維復合材料全過程在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述同時具有介電/壓電效應與熱釋電效應的多功能材料包括聚偏氟乙烯、鈦酸鋇陶瓷或鈦酸鉛陶瓷。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于華中科技大學，未經(jīng)華中科技大學許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202010762894.3/1.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
