[發(fā)明專利]高壓氣瓶的疲勞檢測方法及疲勞檢測組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210796485.4
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN114993862A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐東
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州辰航致遠(yuǎn)智能科技有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02;G01B11/16
• 代理公司: 合肥律通專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34140
• 代理人: 吳奇

本發(fā)明提供高壓氣瓶的疲勞檢測方法及疲勞檢測組件，涉及疲勞檢測領(lǐng)域，包括中部具有圓柱形容器的鋁合金內(nèi)膽，所述鋁合金內(nèi)膽的外側(cè)設(shè)置有多個具有光纖柵點的光纖光柵應(yīng)變傳感器以及用于與所述光纖光柵應(yīng)變傳感器相互配合使用的光纖光柵溫度傳感器，本發(fā)明提供高壓氣瓶的疲勞檢測方法及疲勞檢測組件，通過在同一溫度場中同時布置光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器，并通過光纖光柵溫度傳感器對光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器發(fā)生相同溫度效應(yīng)，從而使光纖光柵應(yīng)變傳感器消除溫度變化引起的波長偏移并得處應(yīng)變單獨引起的波長偏移，從而使氣瓶測量更精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疲勞檢測領(lǐng)域，尤其涉及高壓氣瓶的疲勞檢測方法及疲勞檢測組件。

背景技術(shù)

疲勞壽命是纖維纏繞高壓氫氣瓶的一個非常重要的技術(shù)指標(biāo)。纖維纏繞氫氣瓶主體結(jié)構(gòu)包括纖維樹脂復(fù)合材料纏繞增強(qiáng)層和鋁合金內(nèi)膽，這兩部分結(jié)構(gòu)差異較大，其疲勞破壞機(jī)理及疲勞現(xiàn)象也不同。

鋁合金作為各向同性的金屬材料，其疲勞機(jī)理與大多數(shù)金屬材料近似，金屬的疲勞破壞歷程大體上可以劃分為四個階段：疲勞硬化、裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和最后的斷裂，結(jié)構(gòu)的局部疲勞會造成剛度退化現(xiàn)象，另外，在疲勞過程中，裂紋的萌生在宏觀上表現(xiàn)為氣瓶膨脹率的改變，在微觀上會改變內(nèi)膽表面的應(yīng)變分布，當(dāng)材料承受高于疲勞極限的應(yīng)力時，每一循環(huán)都會使材料產(chǎn)生一定量的損傷，這種損傷是能累積的，當(dāng)損傷累積到臨界值時，構(gòu)件就會發(fā)生破壞。

光纖布拉格光柵(FBG)是一種光纖光柵，它是通過改變光纖芯區(qū)折射率，產(chǎn)生小的周期性調(diào)制而形成的，根據(jù)FBG的原理可以發(fā)現(xiàn)，光纖光柵同時對溫度和應(yīng)變靈敏。

現(xiàn)有的氣瓶在監(jiān)測因疲勞損傷累積導(dǎo)致氣瓶膨脹率發(fā)生改變、表面應(yīng)變分布發(fā)生的變化時，只是通過測量單個光纖光柵的波長變化量來進(jìn)行監(jiān)測的，從而導(dǎo)致由溫度和應(yīng)變分別引起的波長變化難以區(qū)分，使溫度和應(yīng)變的得數(shù)據(jù)交叉，使氣瓶監(jiān)測出現(xiàn)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的以下問題：本發(fā)明的目的在于提供高壓氣瓶的疲勞檢測方法及疲勞檢測組件，以解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：高壓氣瓶的疲勞檢測組件，包括中部具有圓柱形容器的鋁合金內(nèi)膽，所述鋁合金內(nèi)膽的外側(cè)設(shè)置有多個具有光纖柵點的光纖光柵應(yīng)變傳感器以及用于與所述光纖光柵應(yīng)變傳感器相互配合使用的光纖光柵溫度傳感器，所述鋁合金內(nèi)膽的外側(cè)包裹有碳纖維纏繞層，所述光纖光柵溫度傳感器與光纖光柵應(yīng)變傳感器包裹在碳纖維纏繞層的內(nèi)側(cè)，所述光纖光柵溫度傳感器與光纖光柵應(yīng)變傳感器的一端貫穿碳纖維纏繞層連接有接頭，本發(fā)明提供高壓氣瓶的疲勞檢測方法及疲勞檢測組件，通過在同一溫度場中同時布置光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器，并通過光纖光柵溫度傳感器對光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器發(fā)生相同溫度效應(yīng)，從而使光纖光柵應(yīng)變傳感器消除溫度變化引起的波長偏移并得處應(yīng)變單獨引起的波長偏移，從而使氣瓶測量更精確。

優(yōu)選的，多個所述光纖光柵應(yīng)變傳感器的數(shù)量為四個，每個所述光纖光柵應(yīng)變傳感器設(shè)置有五個光纖柵點，四個所述光纖光柵應(yīng)變傳感器圍繞鋁合金內(nèi)膽的中心點分布，四個所述光纖光柵應(yīng)變傳感器的布置方向均與鋁合金內(nèi)膽的軸向平行。

優(yōu)選的，所述光纖光柵應(yīng)變傳感器的五個光纖柵點與鋁合金內(nèi)膽的圓柱形容器連接，五個所述光纖柵點中相鄰的兩個柵點之間具有連接距離，五個所述光纖柵點的連接長度與鋁合金內(nèi)膽的圓柱形容器之比為一比一，五個所述光纖柵點中相鄰的兩個柵點之間的距離均為鋁合金內(nèi)膽圓柱形容器的四分之一，可對鋁合金內(nèi)膽的圓柱形容器應(yīng)變進(jìn)行多點測量，使鋁合金內(nèi)膽的疲勞監(jiān)測更精確。

高壓氣瓶的疲勞檢測方法，包括以下步驟：

步驟一：通過有限元仿真的方法對氣瓶的應(yīng)力分布進(jìn)行分析和溫度檢測位置進(jìn)行定位；