[发明专利]一种复合材料结构冲击损伤评测及自动修复系统

说明书

本发明涉及复合材料结构损伤监测领域，旨在提供一种复合材料结构冲击损伤监测及自动修复系统，它包括导电碳纤维复合材料监测层、电碳纤维复合材料修复层、连接节点、导线、电源、电信号采集模块、损伤识别模块、智能修复模块、电流发生模块；导电碳纤复合材料监测层中的连接节点通过导线与电信号采集模块以及电源相连；损伤识别模块依据电信号采集模块的信息进行解析；智能修复模块依据解析结果判别是否进行损伤修复；电流模块根据修复指令为修复层提供大电流使损伤部位软化进而修复裂纹；本发明在预测损伤程度以及损伤定位的同时依据损伤程度对结构进行精确修复，保证了复合材料结构的安全性，也提高了复合材料结构的服役年限，降低维护成本。

技术领域

本发明涉及复合材料结构损伤监测领域，尤其涉及一种复合材料结构冲击损伤监测及自动修复系统。

背景技术

合材料作为实现汽车轻量化的重要途径之一，目前在汽车的内部装饰件以及结构等结构有着较为广泛的应用。复合材料结构在使用过程中由于外部的冲击会使其内部产生微小裂纹损伤，通常很难通过肉眼判断损伤的有无以及具体的位置。当复合材料结构中产生微小裂纹后，其整体性能会加快衰减甚至出现疲劳破坏，因此及时发现并修复微小裂纹有着重要意义。传统的无损监测方法如：超声波监测、声发射监测、射线监测、磁粉监测以及显色监测等。这些方法在虽然实际中具有较好的监测精度，但无法实现实时的在线监测以及损伤的快速定位，其监测效率较低且成本偏高。

碳纤维作为复合材料中的增强相，其密度小且具有高的比强度和比模量同时具有良好的导电性能。热塑性树脂基体由于其具有很好的回收性，因此在汽车的碳纤维复合材料中具有广泛的应用。碳纤维与热塑性基体制备成的复合材料层合板在未来具有较好的应用前景，同时作为增强相的碳纤维又具有一定的导电能力。基于碳纤维热塑性基体的复合材料层合板，提出一套有效、快速且低成本的冲击损伤监测及自动修复系统有着广泛的应用价值。

发明内容

1、发明目的：

本发明目的就是克服了传统无损监测技术存在的缺陷，提出一种具有实时监测复合材料结构冲击损伤位置和程度及进行自动修复系统。

2、技术方案：

一种复合材料结构冲击损伤监测及自动修复系统，它包括导电碳纤维复合材料监测层、导电碳纤维复合材料修复层、连接节点、导线、电源、电信号采集模块、损伤识别模块、智能修复模块、电流发生模块。

所述导电碳纤维复合材料监测层为纤维以0度与90度的铺放层，利用这两层可构成网格状实现冲击位置的确定。

所述导电碳纤维复合材料修复层为层合板的中间层。

所述连接节点为将数根碳纤维使用导电片进行连接，利用该种方法即可实现导通的碳纤维在平面上形成坐标系实现损伤定位。

所述导线为连接导电片与信号采集设备。

所述电源为直流电源。

所述电信号采集模块为采集来自各所述节点的电信号。

所述损伤识别模块依据所述电信号采集模块传来的信息进行解析处理。

所述智能修复模块依据所述损伤识别模块的结果决策给出修复指令。

所述电流发生模块接收来自所述智能修复模块的指令产生相应的大电流至所述的导电碳纤维复合材料修复层进行修复，主要利用了电阻通电发热使热塑性基体有一定程度的熔解实现微小裂纹愈合。

一种复合材料结构冲击损伤监测及自动修复系统，包括以下步骤：

步骤一，在复合材料层合板制备过程中在其碳纤维以0度与90度铺放的纤维层中以一定的间隔铺放导电层片作为导电复合材料监测层；