[发明专利]一种纤维增强型压力容器及基于其的损伤监测方法

权利要求书

1.一种纤维增强型压力容器，其特征在于，包括：

能够密封的中空容器；

包裹于所述中空容器的外表面的增强层，所述增强层具备至少两层逐层缠绕于所述中空容器的外表面的纤维束层，所述纤维束层彼此间通过固化剂进行固化并固定至所述中空容器的外表面；以及

由多壁碳纳米管涂层玻璃纤维制成的界面传感器；

其中，所述界面传感器以预设的网络图形植入到相邻两层所述纤维束层之间以形成原位传感网络。

2.如权利要求1所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，单根所述多壁碳纳米管涂层玻璃纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤S1，将多壁碳纳米管及十二烷基硫酸钠按照10:4～10:2的质量比加入到20～50mL蒸馏水中，超声波分散100～130min，得到浓度为5.0～7.0mg/ml的多壁碳纳米管溶液；

步骤S2，将玻璃纤维纱线在多壁碳纳米管溶液中浸润3～7个周期次数，每个周期浸润4s并加热5min；

步骤S3，将浸润后的玻璃纤维纱线进行烘干，使得玻璃纤维纱线表面形成多壁碳纳米管涂层，由此制得所述多壁碳纳米管涂层玻璃纤维。

3.如权利要求2所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，单根所述多壁碳纳米管涂层玻璃纤维的表层涂覆有绝缘层。

4.如权利要求1所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，所述中空容器包括沿其轴线方向依次相接的瓶头、瓶身及瓶尾，所述增强层至少包裹于所述瓶身的外表面。

5.如权利要求4所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，所述原位传感网络随着所述增强层布置于所述瓶头、瓶身或瓶尾。

6.如权利要求5所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，布置于所述瓶身的原位传感网络由多根多壁碳纳米管涂层玻璃纤维沿着所述压力容器的轴向和周向阵列布置。

7.如权利要求5所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，布置于所述瓶头或瓶尾的原位传感网络由多根多壁碳纳米管涂层玻璃纤维沿着所述压力容器的经度和纬度方向阵列布置。

8.如权利要求7所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，单根所述多壁碳纳米管涂层玻璃纤维采用二电极法进行连接，通过多通道采集仪记录传感网络的电阻信号。

9.如权利要求8所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，单根所述多壁碳纳米管涂层玻璃纤维具有用于电连接的节点，所述节点上涂覆有导电银。

10.如权利要求9所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，所述原位传感网络的电阻信号为界面传感器电阻在压力容器损伤前后的相对变化率。

11.如权利要求9所述的纤维增强型压力容器，其特征在于，与所述节点电连接的导线沿着所述中空容器的轴向延伸并从所述瓶头引出。

12.一种基于权利要求1～11任一项所述的纤维增强型压力容器的损伤监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤T1，对所述界面传感器中的电阻信号变化量进行处理，取较小值作为传感网络节点处的电阻信号变化量；

步骤T2，对所述纤维增强型压力容器进行网格离散，分割成M×N个单元；

步骤T3，使用双三次插值法对阵列传感网络节点处的离散值进行插补，得到压力容器离散网格节点处的电阻变化量信号值；

步骤T4，对压力容器离散节点上的电阻信号进行云图绘制，得到缺陷的位置与分布。