三维编织复合材料健康监测碳纳米线嵌入技术研究.docVIP

 三维编织复合材料健康监测碳纳米线嵌入 技术研究# 万振凯，贾敏瑞* 5 10 15 20 25 30 35 40 （天津工业大学信息化中心，天津 300160） 摘要：论文分析了三维编织复合材料试件结构健康监测技术现状，结合三维编织复合材料编 织工艺，提出了碳纳米管在三维编织复合材料试件健康监测的应用方法。试验结果说明碳纳 米管应用于三维编织复合材料整体结构监控是可行的。预制件的编织角和传感器的嵌入间距 是健康监测的重要指标。本课题的研究为内置碳纳米管传感器应用于复合材料制件的健康检 测提供一种新的综合和分布式技术，为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。 关键词：三维编织复合材料；碳纳米管传感器；结构健康监测；编织角 中图分类号：TS101.2 The research of method for carbon nanotube thread Embedded in health monitoring for three-dimensional braided composite material WAN Zhenkai, JIA Minrui (Information Center of Tianjin Polytechnic University, TianJin 300160) Abstract: This paper analyzes status of structural health monitoring technology for the three-dimensional braided composite specimens, According to three-dimensional braided composite braiding，proposed health monitoring application method of three-dimensional braided composite specimens using carbon nanotubes. Test results show the braided angle and pitch of carbon nanotubes sensor are important parameter for structural health monitoring of three-dimensional. The research will provide a new integrated and distributed technologies for the built-in carbon nanotube sensor to detect the health of composite.The subject will provide the basis for the development of smart composite materials research and application. Keywords: Three-dimensional braided composites material; Carbon nanotube thread sensors; Structural health monitoring; Braided angle 0 引言 三维编织复合材料是由三维编织预制件增强的一种新型的复合材料。复合材料三维整体 编织技术是八十年代发展起来的高新纺织技术，它具有异型件一次编织成型、结构不分层、 强度高、耐烧蚀、整体性能好和结构设计灵活等特点，因而这种复合材料结构形式倍受关注。 在国外，三维整体编织技术已经在航天、航空、交通、化工、体育、医疗等领域得到了广泛 的应用，对三维编织复合材料的力学性能分析对于他的应用具有重要价值[1]。 复合材料主要是承载材料，在运行过程中会由于高温、高压、腐蚀、材料老化以及高空 中的环境等不利因素的影响各种复杂载荷的联合作用产生疲劳和损伤。因此作为航天主要承 载材料工作状态下必须建立完整的健康状态监测系统，实时监测局部损伤的发展状态，并进 行定量评估，从而为材料结构的损伤检测提供准确信息，避免因复合材料结构破坏带来的巨 大损失[2]。 [3] 基金项目：教育部博士点基金课题（200800580004） 作者简介：万振凯，(1964-)，男，教授，博士、博士生导师。主要研究领域三维复合材料计算机的检测技 术等. E-mail: wanzhenkai@163.com -1-  [4]  [5]  [6]  [7]  或其他方法得到了很快的发展。 压阻式应变计用于应变测量，应变变化与电阻变化成正比。压电传感器能够检测制件各个方 向的压力，压