[发明专利]一种基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法

权利要求书

1.一种基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

1），制备压电纤维；其采用一种压电纤维制备装置，该装置包括支架、铜质针头、压电聚合物溶液、漆包线以及铜环；其中，所述铜质针头与铜环固定在支架上；所述铜质针头中空，其内注入压电聚合物溶液；所述铜质针头中间穿过漆包线，漆包线从铜质针头口穿出并经过铜环；

2），将压电纤维和碳纤维进行编织形成织物，并对织物进行固化，成为复合材料圆管；

3），将复合材料圆管水平放置并用夹具固定；压电纤维内铜丝接电荷放大器测量端，复合材料圆管内碳纤维作为公共端，各路放大电压用数据采集卡实时测量；

4），冲击锤落下，对复合材料圆管产生冲击，复合材料圆管产生形变，对应方向上的压电纤维受形变产生压电效应；压电效应产生的电压与形变成正比，通过电荷放大器、数据采集卡，并在计算机上读取数据，实现对冲击的有效检测；

其中，所述步骤1）中的压电纤维具体制备方法如下：

1-1），铜质针头通正电压，漆包线接地，在压电聚合物溶液中形成从铜质针头指向漆包线的电场，电场会改变压电聚合物溶液的润湿性；

1-2），漆包线沿着铜质针头方向缓慢牵引，在牵引力与针头挤压共同作用下，能使压电聚合物溶液附着在漆包线的绝缘表面上；

1-3），被牵引出铜质针头的漆包线进入铜环，在铜环上继续施加正电压，形成从铜环指向漆包线的电场，在电场与牵引力的共同作用下，形成更薄更均匀的压电聚合物层，最终得到所需的压电材料。

2.如权利要求1所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法，其特征在于：所述压电聚合物溶液采用DMF做溶剂，压电聚合物做溶质，溶质质量含量为25%；所述漆包线直径0.3mm，表面包覆聚酰亚胺0.02mm。

3.如权利要求2所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法，其特征在于：所述步骤1-1）的铜质针头接1000V电压；所述步骤1-3）铜环上施加4000V电压。

4.如权利要求1所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法，其特征在于：步骤2）中，其采用一种三维编织装置，该装置包括芯轴和导向环；所述芯轴保持压电纤维与碳纤维的张紧，并确定织物形状并固定织物的位置；所述压电纤维与碳纤维通过导向环在芯轴表面进行编织。

5.如权利要求4所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法，其特征在于：步骤2）的织物具体编织方法如下：芯轴缓慢向右方移动，压电纤维与碳纤维从芯轴的右端开始编织，芯轴移动带动压电纤维与碳纤维在芯轴表面进行编织；碳纤维作为纬纱和经纱，纬纱和经纱分别沿轴的两个方向旋转，保证经纱和纬纱交错编织；压电纤维作为轴纱不旋转，沿轴向编入织物；编织完成后，在芯轴表面抽出织物。

6.如权利要求5所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法，其特征在于：所述碳纤维具有一定的编织角，而压电纤维编织方向与芯轴轴向平行。