用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构及制备方法，根据材料电阻计算公式，为了使得多孔结构具备各向异性变电阻特性，提出通过改变结构单胞与单胞之间的接触面积，实现控制电阻。在复合材料平板上，并以n*m沿着X方向与Y方向进行排布单胞表面孔，构成n*m单胞表面孔的阵列；所述单胞表面孔呈现在复合材料的截面上，形状为一个具有长、宽和深的孔状结构。通过该结构，研究人员可以制备出能够近似具有变电阻特性的复合材料，其经过改善的导电网络可以提高损伤监测灵敏度与损伤监测范围。该结构较容易制备，可提高电阻法的应用能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构健康监测领域，涉及一种用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构及制备方法。

技术介绍

1、碳纤维复合材料本身具有高比强度、高比刚度、良好的抗腐蚀性能，其具有的优良特性高度符合航空航天、汽车等领域所追求的轻质、可靠、工作寿命长等特点。然而，碳纤维复合材料由于自身的特殊性和结构中复杂非线性耦合因素，实际应用中，在振动、冲击的作用下，材料易产生裂纹、分层等不可见损伤。这些损伤会显著降低材料强度、安全性和可靠性，而以安全为第一要务的航空航天工业绝不能忽视这些。为了确保碳纤维复合材料的可靠性和安全性，研发人员往往采取保守设计，即确保结构的极限应力远大于许用应力。但是这会使得复合材料结构重量增加，无法充分发挥复合材料性能。结构健康监测技术是指通过对结构响应信号的收集，进行信号分析处理，以此得出结构健康状况的一种新兴技术。主要功能是监测结构是否产生损伤，并对其定位，对结构进行原位、在线监测，提前预警损伤的发生，并预测结构剩余工作寿命。因此，采用结构健康监测技术有助于提高结构安全性、可靠性，业已成为如今飞行器结构设计的研究重点和前沿。

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【技术保护点】

1.一种用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：在复合材料平板上，并以n*m沿着X方向与Y方向进行排布单胞表面孔，构成n*m单胞表面孔的阵列；所述单胞表面孔呈现在复合材料的截面上，形状为一个具有l长、h宽和t深的孔状结构，长边l与X方向平行，宽边h与复合材料平板的厚度方向平行，深度t与Y方向平行。

2.根据权利要求1所述用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：所述复合材料平板最外侧的单胞，由于其朝向外侧的表面不与其他单胞接触，故不设计单胞表面孔。

3.根据权利要求1所述用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在...

【技术特征摘要】

1.一种用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：在复合材料平板上，并以n*m沿着x方向与y方向进行排布单胞表面孔，构成n*m单胞表面孔的阵列；所述单胞表面孔呈现在复合材料的截面上，形状为一个具有l长、h宽和t深的孔状结构，长边l与x方向平行，宽边h与复合材料平板的厚度方向平行，深度t与y方向平行。

2.根据权利要求1所述用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：所述复合材料平板最外侧的单胞，由于其朝向外侧的表面不与其他单胞接触，故不设计单胞表面孔。

3.根据权利要求1所述用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：所述单胞表面孔的大小形状与复合材料本身的电导率为电学各向同性相关。

4.根据权利要求1所述用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：所述复合材料的n*m的阵列，一个方向的变阻梯度为正值，即电阻率随着坐标值的增长而增长，则使孔逐渐减小；若其变阻梯度为负值，即电阻率随着坐标值增长而减小，则使孔逐渐增大。

5.根据权利要求1所述用于损伤监测的复合材料电学各向异性变阻多孔结构，其特征在于：所述复合材料平板为长l，宽w...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丰，张淞淇，吴一鸣，张媛媛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：