[发明专利]一种纤维增强金属层合板材料的在线健康监测方法

说明书

本发明的一种纤维增强金属层合板材料的在线健康监测方法，该方法在形成纤维增强金属层合板材料的铝板与纤维之间铺设聚四氟乙烯片，经固化后获得层合板，根据电容随着纤维增强金属层板裂纹的扩展，实现对碳纤维增强金属层板的在线监测，能够即时反映碳纤维增强金属层板裂纹的扩展状态，对其进行裂纹预警具有重大意义。本发明所利用的纤维增强金属层板裂纹的扩展监测方法较为有效简单，无需复杂的操作过程，并且成本低廉，能够进行大范围的应用。

技术领域：

本发明属于材料健康监测技术领域，具体涉及一种纤维增强金属层合板材料的在线健康监测方法。

背景技术：

近年来，随着复合材料和航空航天技术的不断发展，对飞行器的要求越来越高，使得复合材料在飞行器上的应用越来越广泛，所占比例越来越大。纤维增强层合板作为一种传统的复合材料，被不断的研究发展，使得其在飞行器上的应用比例越来越大。但是随着纤维增强金属层合板被不断应用在飞行器上，其结构损伤的监测问题也越来越重要。纤维增强复合材料构件在成型过程中伴随有复杂的理化反应，任何一个环节的微小差异都会导致构件出现不可逆的缺陷，使产品的完整性受到严重影响。加之组成复合材料的增强纤维和基体的性能存在很大差异，纤维性能的方向性和两者交界面性能的不确定性都使得复合材料在导电等物理性能方面呈显著的各向异性，是一种各项异性的构件。在外荷载的作用下构件中纤维和基体的破坏呈现出纤维断裂、基体开裂、纤维树脂分层等多种模式，因此寻找有效的试验手段解决构件破坏的过程中出现的问题具有重要意义。

近几十年来，随着健康监测技术飞速发展，其方法也越来越广泛。到目前阶段，针对纤维增强金属层合板常用的监测方法主要有声发射技术、光纤光栅传感法、电阻法、超声回波技术、数字投影条纹干涉技术等。声发射技术是利用缺陷部位出现的应力集中产生的能量以弹性波的形式释放出来，通过分析采集到的应力波信号，来判断结构内部的损伤部位及程度。电阻法是利用碳纤维的导电性，在承受外载荷后导致导电性能随结构的变化而变化，对电信号的处理，可监测结构的变化。超声回波技术是利用声传播的过程遇到不同的介质时表现出不同的特性，在同种介质中会持续往前传播，并伴有能量损失；遇到2种介质的界面时，会发生反射，通过持续接收、处理分析构件表面或内部反射出的不同特性的声波信号，来判断和评估构件的损伤位置和程度。在目前的对于纤维增强金属层合板的健康监测方法中，已有方法能够实现在线监测，比如光纤光栅传感法。但是该方法使用起来较为复杂，需要在纤维增强金属层合板中预埋光纤光栅，这会极大的增加生产纤维增强金属层合板的工艺过程，而且会导致层合板中存在复杂结构，这也可能会增加纤维增强金属层合板的出现损伤的概率。而本发明能够用极为简单的方式进行纤维增强金属层合板的在线健康监测，且方法简单，不需要复杂结构与仪器，且能够大大减少用于监测纤维增强金属层合板的成本，且有较高的精度。

实现在线监测技术能够即时反应纤维增强金属层合板的实时状态，这能够有效避免意外事故的发生，实现事故预警，这对纤维增强金属层合板的大范围应用及监测具有重大意义。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种纤维增强金属层合板材料的在线健康监测方法。能够实现对碳纤维增强金属层合板的在线监测，能够即时反映碳纤维增强金属层合板裂纹的扩展状态，对其进行裂纹预警具有重大意义。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种纤维增强金属层合板材料的在线健康监测方法，具体包括以下步骤：

步骤1：取经表面阳极化处理后铝板和纤维材料，备用；

步骤2：利用导电银浆在处理后铝板边缘引出导线，并保证其良好的连接性和导电性；

步骤3：

(1)将处理后铝板与纤维材料进行交替铺设，并在两层之间涂覆胶黏剂，且保证最外层为处理后铝板层，铺设并黏结完成后，形成层压板；其中：