一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，包括芯模，所述芯模设有内腔，所述芯模上安装有应变传感器，所述应变传感器通过导线电连接有应变采集模块，所述应变采集模块连接有信号连接模块，所述信号连接模块连接有测量控制系统。本发明专利技术能够测试芯模的应变变化规律，掌握芯模的预紧效果，保证复合材料缠绕成型质量与应用。绕成型质量与应用。绕成型质量与应用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置及方法


[0001]本专利技术属于材料测试的
，特别是一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，纤维增强复合材料缠绕成型在航空航天、航海交通等领域得到了越来越广泛的应用。复合材料缠绕成型需在芯模上进行，此时复合材料会对芯模产生不同程度的外压载荷或预紧作用。若在缠绕成型工艺阶段产生载荷或预紧作用增长不规律、最终预紧作用过大或过小等现象均不利于制品成型质量控制。因此在复合材料缠绕成型过程中，测试芯模应变变化规律，掌握芯模预紧效果，对提高缠绕成型张力控制水平，保证复合材料缠绕成型质量与应用效果极为重要。
[0003]中国专利申请202010762894.3中公开了一种碳纤维复合材料全过程在线监测方法及监测装置，其采用具有电效应的多功能材料作为复合材料的层间相，并在层间相以及相邻的纤维铺层上分别设置导线组成监测电路，在复合材料成型及服役过程中收到温度或外载荷时将产生电信号，从而实现复合材料内部质量监测。但该装置及方法存在以下几个问题：(1)其信号监测依赖于具有电效应的多功能材料层间相，只能重点监测某层应变，不能直接进行缠绕芯模应变测试；(2)复合材料缠绕成型过程中芯模需持续旋转，导线组成的监测电路将在旋转过程中产生纠缠破损；(3)由多功能材料层间相难以获取应变等与预紧力有关的信号。
[0004]中国专利108194229B公开了一种火箭发动机复合材料壳体的制作方法，其在缠绕厚度达到一半时平行于纤维方向布置光纤光栅传感器，然后继续缠绕至结束，经传感器保护及校正后实现复合材料壳体内部随外界环境产生的应变变化监测。相比于前一项专利技术，该项技术可用于测试复合材料不同方向应变，但该方法仍存在以下几个问题：(1)光纤光栅需包埋于复合材料中，可用于测试复合材料内部应变，不能直接进行缠绕用芯模应变测试；(2)其所用光纤光栅仅用于测量复合材料固化后的应变，不可用于固化前的缠绕过程中应变测量；(3)光纤光栅价格昂贵，且易破损，包埋于复合材料中存活率低；(4)光纤光栅传感器导线将在复合材料旋转过程中产生纠缠或扭转破损。
[0005]因此，设计一种能够直接测试芯模预紧作用的在线测试方法及装置，适用于复合材料缠绕及固化过程中的连续旋转过程，是本专利技术想要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置及方法。
[0007]本专利技术的技术方案是：
[0008]一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，包括芯模，所述芯模设有内腔，所述芯模上安装有应变传感器，所述应变传感器通过导线电连接有应变采集模块，所述应变采集
模块连接有信号连接模块，所述信号连接模块连接有测量控制系统。
[0009]优选的，所述芯模的两端安装有芯模集杆，所述芯模集杆是中空结构。
[0010]优选的，所述应变传感器安装在所述芯模的内壁，其中一个所述芯模集杆的端部安装有应变采集模块，所述应变传感器通过穿过芯模集杆的所述导线连接所述应变采集模块。
[0011]进一步优选的，所述信号连接模块为滑环连接器。
[0012]优选的，所述应变传感器安装在所述芯模的外壁，两个所述芯模集杆的端部分别安装所述应变采集模块，所述应变传感器通过导线电连接所述应变采集模块。
[0013]进一步优选的，所述应变传感器至少设有2个以上，所述导线也设有至少2根以上，所述应变传感器通过所述导线电分别去连接2个所述应变采集模块。
[0014]进一步优选的，所述信号连接模块为红外收发器。
[0015]本专利技术的第二个目的：
[0016]一种复合材料缠绕成型应变在线测量方法，使用如上述所述的复合材料缠绕成型应变在线测量装置，包括以下步骤：
[0017]步骤一：测量前确认应变传感器的测试方向；
[0018]步骤二：确认应变采集模块与测量控制系统通过信号连接模块连接到位后，完成应变传感器的校正与归零，开始应变测量；
[0019]步骤二：启动复合材料缠绕，直至缠绕成型结束；
[0020]步骤三：将已缠绕复合材料的芯模转移到固化炉中进行旋转固化，再次确认应变采集模块与测量控制系统通过信号连接模块连接到位，再次完成应变传感器校正与归零，开始应变测量；
[0021]步骤四：已缠绕复合材料的芯模旋转固化结束，停止测量。
[0022]优选的，所述步骤一中，应变传感器测试方向为沿芯模环向或与芯模轴向夹角为锐角。
[0023]进一步优选的，所述步骤二中，最高固化温度为120℃到200℃。
[0024]本专利技术的的有益效果是：
[0025]1、可直接测试芯模表面在不同方向的应变；
[0026]2、可以实现已缠绕复合材料的芯模持续旋转时的应变测量；
[0027]3、可实现固化前树脂呈胶液状态时芯模的应变测量；
[0028]4、在高温条件下可实现应变测量；
[0029]5、应变传感器价格相比于光纤光栅等传感器大幅降低；
[0030]6、应变传感器存活率高，不易被缠绕过程中纤维运动挤压所损伤；
[0031]7、应变传感器固定方式方便牢靠，且不同安装位置可以收集更多数据。
附图说明
[0032]图1是本专利技术中复合材料缠绕成型应变在线测量装置的安装示意图；
[0033]图2是本专利技术中复合材料缠绕成型应变在线测量装置的连接示意图一；
[0034]图3是本专利技术中复合材料缠绕成型应变在线测量装置的连接示意图二。
[0035]图中：
[0036]1‑
芯模；2
‑
芯模集杆；3
‑
应变传感器；4
‑
导线；5
‑
应变采集模块；6
‑
信号连接模块；7
‑
测量控制系统。
具体实施方式
[0037]首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本专利技术的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本专利技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本专利技术的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
[0038]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，其特征在于：包括芯模，所述芯模设有内腔，所述芯模上安装有应变传感器，所述应变传感器通过导线电连接有应变采集模块，所述应变采集模块连接有信号连接模块，所述信号连接模块连接有测量控制系统。2.根据权利要求1所述的一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，其特征在于：所述芯模的两端安装有芯模集杆，所述芯模集杆是中空结构。3.根据权利要求2所述的一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，其特征在于：所述应变传感器安装在所述芯模的内壁，其中一个所述芯模集杆的端部安装有应变采集模块，所述应变传感器通过穿过芯模集杆的所述导线连接所述应变采集模块。4.根据权利要求3所述的一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，其特征在于：所述信号连接模块为滑环连接器。5.根据权利要求2所述的一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，其特征在于：所述应变传感器安装在所述芯模的外壁，两个所述芯模集杆的端部分别安装所述应变采集模块，所述应变传感器通过导线电连接所述应变采集模块。6.根据权利要求5所述的一种复合材料缠绕成型应变在线测量装置，其特征在于：所述应变传感器至少设有2个以上，所述导线也设有至少2根以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李武胜，吴晓岚，孟祥姝，胡玉霞，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：