[发明专利]测量复合结构层间接触状态的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构力学领域，特别是涉及一种测量复合结构层间接触状态的传感器。

背景技术

由于复合结构能够充分利用不同材料的物理力学特性，具有刚度大、抗高压、强度高、耐久性好的优点，因此复合结构在土木、机械、航空航天、化学等领域广为流行。

然而，大型复合结构在日常服役中不可避免会受到冲击荷载、温度荷载、环境侵蚀等复杂力学行为，使得复合结构在服役过程中处于一种不断变化的随机多维受力状态。这种复杂的多维受力状态使得复合结构的真实状态无法预测和计算；特别是在生产、加工、运输以及安装或施工过程中，复合结构不仅受到静力荷载，还受到更为复杂的动力荷载。因此，复合结构在生产加工和运营过程中需要对大型复合结构层间的接触状态进行监测。

现有用于测量复合结构的位移传感器有内调式光纤位移传感器和外调式光纤位移传感器(王光辉，袁国青.FBG传感器在复合材料结构健康监测上的应用[A].材料工程，2010，增1：110-115；沈维亮，朱启荣，解明如.基于光纤光栅传感器的玻璃纤维复合材料层间应变测试的实验分析[J].力学季刊，2013,03:463-469)。内调式光纤位移传感器利用微弯效应来反映待测物理量的变化，根据光强与待测物理量之间的函数关系来定量描述物理量的变化。此方法系统复杂，位移测量的动态范围小，对加工精度要求高，调式繁琐，工程应用较少。外调式光纤位移传感器通过光通量来识别物理量的变化。内调式和外调式光纤位移传感器通常用于测量金属复合材料层间位移测量，在含有较大粒径夹杂的复合结构中需作特殊处理，且测量效果波动较大。

因此，需要提出一种新型的专门用于测量大型复合结构层间接触状态的传感器，能够将复合结构层间的滑移和脱开状态反映出来，不仅能够用于测量用于测量复合结构在生产加工过程中的层间状态，还能监测复合结构在运营中的层间接触状态，特别地，能够测量大型复合结构层间的三维立体变化状态。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种便于安装的测量复合结构层间接触状态的传感器，能够较为准确地测量复合结构层间的脱开和滑移状态。

为实现上述目的，本发明提供一种测量复合结构层间接触状态的传感器，所述复合结构包括相邻的第一层和第二层，所述传感器包括感应芯和一外壳，所述外壳位于复合结构的第一层内，所述感应芯具有与复合结构的第二层固定相连的第一端、与所述外壳固定连接的第二端以及位于所述外壳内的本体；所述感应芯的表面设有多个应变片，所述应变片靠近所述第一端。

优选地，所述感应芯的横截面为正方形，具有四个侧面，所述感应芯的长度为L，横截面的边长为a，L/a大于4。

优选地，所述应变片有4个，分别粘贴在感应芯的四个侧面。

优选地，所述应变片上设有导线，所述导线从所述复合结构中引出。

优选地，所述复合结构的第二层中预埋有固定件，所述感应芯的第一端与所述固定件固定连接。

优选地，所述固定件为螺母，所述感应芯的第一端通过螺纹与所述螺母连接。

优选地，所述外壳为一端开口的薄壁圆筒。

优选地，所述外壳的开口端通过密封垫与复合结构的第二层相接触。

优选地，所述感应芯的第二端通过螺母与所述薄壁圆筒的筒底相连接。

如上所述，本发明涉及的传感器，具有以下有益效果：所述传感器通过在感应芯表面设置应变片，能够同时测量大型复合结构层间的滑移和脱开状态，且能多维立体地反映复合结构层间的真实状态；制作成本低，便于安装，测量简单，便于应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖视图。

图3为图2中Ⅰ—Ⅰ剖视图。

图4为外壳的剖视图。

图5为图4中Ⅱ—Ⅱ剖视图。

图6为密封垫的侧视图。

图7为复合结构层间错动示意图。

图8为图7中Y—Z平面示意图。

图9为感应芯截面放大示意图。

元件标号说明

1感应芯

11第一端

12第二端

13本体

14固定装置

2外壳

3应变片

31导线

4密封垫

51第一层

52第二层

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。