[发明专利]一种汽车车身胶接结构健康监测系统

权利要求书

1.一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，该系统包括车身、胶接结构、数据采集单元、数据存储与处理单元、远程数据中心、驾驶员、车辆维护中心、胶层、被连接材料、导电填充物和导线；它们之间的关系是：胶接结构位于车身中的梁、板零部件的各个连接位置；在胶接结构中，通过胶层将被连接材料胶接起来；导电填充物均匀弥散在胶层中，导电填充物与胶形成一个连续的整体；数据采集单元通过导线与车身中的各个胶接结构相连；数据存储与处理单元通过CAN总线接口与数据采集单元相连；远程数据中心通过车联网与数据存储与处理单元进行无线通信和数据传输；驾驶员和车辆维护中心通过无线通讯网络从远程数据中心获得车身的胶接结构的健康监测信息；

所述车身为轻量化的汽车车身结构，车身的连接方式为胶接，车身材料包括采用碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维增强树脂基复合材料，也包括使用铝合金、镁合金、高强度钢和纤维增强树脂基复合材料中两种或两种以上材料混合应用制造而成。

2.根据权利要求1所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述胶接结构为车身中梁、板零部件的连接部位，连接方式为胶接，胶接接头型式包括单搭接、双搭接、斜接、对接、阶梯型、T型或π型，使用的胶黏剂的基体材料为聚丙烯酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯橡胶、硅橡胶可用于汽车车身胶接的结构胶，车身中的每个胶接结构被赋予不同的编号，便于损伤的定位和维修。

3.根据权利要求1所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述被连接材料为车身被胶接构件的材料，具有轻质高强的特点，为了提高胶接结构的强度和避免胶层的电阻特性被干扰，在经过表面处理后的连接材料表面预先涂覆没有导电填充物的胶黏剂或胶膜，在胶层与被连接材料之间形成一层薄的绝缘层。

4.根据权利要求1所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述数据采集单元用于获取遍布在车身中的多个胶接结构的电阻变化信号，并将信号数据通过CAN总线传递给数据存储与处理单元。

5.根据权利要求1所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述数据存储与处理单元用于短期存储车身中各个胶接结构的电阻变化数据，依据试验和数值模拟获得的损伤与电阻变化对应的规律对车身的胶接部位进行评估，当某个胶接结构的电阻变化超过阈值的时候，认定该处胶接位置出现损伤，电阻变化越大损伤程度越严重，超过安全极限值时，进行结构损伤预警，将预警信息告知驾驶员，胶接结构损伤初始的阈值和损伤预警的极限值根据胶黏剂种类和被连接材料而定，胶接结构的全部评估数据通过车联网无线传输给远程数据中心。

6.根据权利要求4所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述远程数据中心为后台的大数据中心，由专业技术人员和多台计算机组成，用于长期存储和处理汽车结构健康监测数据，对汽车车身的运行状态进行远程监测，对车身剩余寿命进行评估，为车身维护提供参考，并将信息及时通知驾驶员和车辆维护中心。

7.根据权利要求1所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述胶层为胶接结构中连接被连接物体的中间层，具有力阻特性，即胶层的电阻随着载荷的改变而变化，属于智能材料范畴，胶层的基体材料为聚丙烯酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯橡胶、硅橡胶可用于汽车车身胶接的结构胶，内部添加有导电填充物，胶层尺寸根据车身中的胶接结构的连接强度和布置空间而定。

8.根据权利要求6所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述导电填充物为羟基铁粉、银粉、碳纳米管、炭黑，预先添加在胶黏剂中，使用超声分散、三辊碾轧和搅拌挤出方法以实现其在胶黏剂中的均匀分散，用于提供胶层内部的导电网络，导电填充物的添加量占胶黏剂的体积百分含量为0.1％-1％。

9.根据权利要求6所述的一种汽车车身胶接结构健康监测系统，其特征在于，所述导线为市购件，插入并固定在胶层中，用于胶层电阻变化的测量，并将电阻变化数据传送给数据采集单元。