一种结构件成型时局部压力的实时监测方法技术

一种结构件成型时局部压力的实时监测方法，所述方法基于毛细管测压法，测压所用的毛细管整体水平设置且毛细管内充满液体传压介质，测压所用的毛细管外露一端与压力传感器储油腔密封连接，毛细管的另一端为其测量端；在预浸料铺贴过程中，在预浸料上设置用于容纳所述毛细管测量端的定位槽，且将设置在定位槽中的毛细管测量端的端口用树脂封端包裹，该树脂为与预浸料中树脂原材料相同的树脂，且将毛细管测量端以及树脂封端段均用预浸料整体包裹，所述预浸料为制备所述结构件相同的预浸料。本发明专利技术通过对毛细管测量端端口进行双层包裹处理，即先利用树脂包裹再利用预浸料包裹，使得毛细管测压法在测局部小尺寸压力时能够稳定可靠。

A real-time monitoring method for local pressure of structural parts during forming

【技术实现步骤摘要】
一种结构件成型时局部压力的实时监测方法
本专利技术属于航空航天制造领域，为复合材料加筋壁板成型过程在线监测技术，具体涉及到一种结构件成型时局部压力的实时监测方法。
技术介绍
先进复合材料具有密度小、比强度高、比模量高、耐高温、抗疲劳等显著优点，已经广泛应用于航空航天等高科技领域。轻质、高效、低成本的复合材料加筋结构，结构稳定性好，轴向载荷传递效率高，还可大量减少构件数量和装配工时。帽型加筋壁板即是一种复合材料加筋结构，属于典型结构件，主要由帽型长桁2、蒙皮1和捻子条3构成，其中蒙皮1是由多层的预浸料经铺贴而成。采用“干长桁+湿蒙皮”共胶结工艺成型过程中，帽型加筋壁板三角区A位于长桁2、蒙皮1和捻子条3交界的区域，且三角区A填充的捻子条3为非对称结构，如图1所示，三角区A内部压力分布不均匀易导致三角区A下方蒙皮1产生褶皱、气孔等缺陷。故须全过程实时监测三角区的压力分布。“干长桁+湿蒙皮”共胶结工艺制造环境的不均匀性，固化过程具有的不可见性以及三角区有效测试范围小即局部小尺寸，加大了复合材料帽型壁板三角区压力观测的难度。亟需针对典型结构件采用共胶结工艺成型时，提出一种三角区压力全过程实时监测策略。本申请人的在先专利文献CN201711402069.7公开了一种复合材料热压固化过程的多参数在线监测系统以及方法，其中监测系统包括温度传感器、光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、压力传感器、数据记录仪和上位机，上位机中运行有多参数监测模块执行监测，其中在线监测方法包括测温度步骤、监测压力步骤、监测应变步骤和监测应力步骤。但该方法在对帽型加筋壁板三角区的压力进行测量时，受到了有效测试范围小即局部小尺寸的限制，无法测量出相应的压力数据。本申请人的另一在先专利文献CN201721812846.0公开了一种压力测量装置，包括一个测压单件或至少两个并列设置的测压单件，测压单件包括绝压变送器、储液腔、密封螺钉和毛细管。还公开了包含上述压力测量装置的压力监测系统，压力监测系统还包括热压罐、数据记录仪以及上位机。但该压力测量装置也无法将帽型加筋壁板三角区的压力直接测量得出。因此，本领域需要一种结构件成型时局部小尺寸压力的实时监测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构件成型时局部压力的实时监测方法，解决了典型结构件采用共胶结工艺成型时的局部小尺寸处的压力无法进行实时监测的技术问题。本专利技术的技术方案是，一种结构件成型时局部压力的实时监测方法，所述方法基于毛细管测压法，测压所用的毛细管整体水平设置且毛细管内充满液体传压介质，测压所用的毛细管外露一端与压力传感器储油腔密封连接，毛细管的另一端即成型后设置在结构件内部的一端为其测量端；在预浸料铺贴过程中，在预浸料上设置用于容纳所述毛细管测量端的定位槽，且将设置在定位槽中的毛细管测量端的端口用树脂封端包裹，该树脂为与预浸料中树脂原材料相同的树脂，且将毛细管测量端以及树脂封端段均用预浸料整体包裹，所述预浸料为制备所述结构件相同的预浸料。在一种具体的实施方式中，将毛细管测量端以及树脂封端段均用预浸料整体包裹后，还用胶膜铺盖安装在定位槽中的毛细管测量端和包裹毛细管的预浸料；然后再继续用预浸料进行铺层，铺贴完毕后，将帽型长桁通过胶膜与预浸料胶接。在一种具体的实施方式中，当需要对三角区压力的水平分布情况进行监测时，先在一个三角区内选择四个等间隔排列的待测点，由于帽型长桁具有对称性，一根长桁与蒙皮会形成两个三角区，两端共存在四个可测区域，将四个待测点分散至四个可测区域进行监测，每个可测区域监测一个待测点。在一种具体的实施方式中，当需要对三角区压力的水平分布情况进行监测时，先在一个三角区内选择四个等间隔排列的待测点，由于帽型长桁具有对称性，一根长桁与蒙皮会形成两个三角区，两端共存在四个可测区域，将四个待测点错位分散至两个可测区域进行监测，每个可测区域监测两个待测点。在一种具体的实施方式中，当需要对三角区压力的不同厚度位置分布情况进行监测时，先在一个三角区内选择一个位置，在该位置上选择四个等厚度间隔排列的待测点，由于帽型长桁具有对称性，一根长桁与蒙皮会形成两个三角区，两端共存在四个可测区域，将四个待测点分散至四个可测区域进行监测，每个可测区域监测一个待测点。在一种具体的实施方式中，所述预浸料整体包裹是通过对折预浸料的方式将毛细管测量端以及树脂封端段夹在对折的预浸料中间进行整体包裹，毛细管贴在对折线上。在一种具体的实施方式中，包裹毛细管的预浸料对折后的宽度为1～2cm，预浸料对折后从毛细管测量端端口沿对折线向外延伸的长度为2～3cm；预浸料对折后从毛细管测量端端口沿对折线向内包裹了毛细管的长度为2～3cm。在一种具体的实施方式中，所述毛细管的外径为0.4mm～1.0mm。在一种具体的实施方式中，所述毛细管的外径为0.8mm，所述毛细管的壁厚为0.1mm。在一种具体的实施方式中，所述液体传压介质为硅油；用于容纳所述毛细管测量端的定位槽距离蒙皮两侧面的距离均大于7层预浸料。本专利技术的有益效果包括：本专利技术通过对毛细管测量端端口进行双层包裹处理，即先利用树脂包裹再利用预浸料包裹，使得毛细管测压法在测局部小尺寸压力时能够稳定可靠。在热压固化过程中，毛细管测量端最里层用来包裹的树脂会在热压下融成液态，而呈液态的树脂又被包裹在作为二次包裹材料的预浸料中，在固化过程中外界压力的压迫下，呈液态的树脂会沿毛细管挤压作为液体传压介质硅油，进而使压力传感器接收到所要测量的压力数据。本专利技术所用的毛细管测压属于内置式测压方法，毛细管势必会引入制件内部，埋入毛细管的位置并不是直接接触三角区下方蒙皮褶皱的区域，而是有一定高度差，因此毛细管测量端的埋入基本不会对制件宏观形貌产生影响，即不存在宏观褶皱现象。外径0.8mm壁厚0.1mm的毛细管埋入制件中间层后，引起的局部变形主要集中在相邻的7层。因实际铺层数量远超出其影响区域，所以不会对制件的整体形貌产生影响。其次，毛细管的直径较小，埋入深度有限并非贯穿整个制件。本专利技术所用的毛细管测压法可以反应监测点在固化过程中的压力变化。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明图1为本专利技术中帽型加筋壁板三角区的示意图。图2为本专利技术中帽型加筋壁板的主视图。图3为本专利技术中帽型加筋壁板的示意图。图4为本专利技术中帽型加筋壁板待测点错位布置的示意图。其中，1、蒙皮；2、长桁；3、捻子条；A、三角区。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1三角区压力监测方法所述方法基于毛细管测压法，测压所用的毛细管整体水平设置且毛细管内充满液体传压介质硅油，所述毛细管的外径为0.8mm，所述毛细管的壁厚为0.1mm。测压所用的毛细管一端与压力传感器储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构件成型时局部压力的实时监测方法，其特征在于，所述方法基于毛细管测压法，测压所用的毛细管整体水平设置且毛细管内充满液体传压介质，测压所用的毛细管外露一端与压力传感器储油腔密封连接，毛细管的另一端即成型后设置在结构件内部的一端为其测量端；在预浸料铺贴过程中，在预浸料上设置用于容纳所述毛细管测量端的定位槽，且将设置在定位槽中的毛细管测量端的端口用树脂封端包裹，该树脂为与预浸料中树脂原材料相同的树脂，且将毛细管测量端以及树脂封端段均用预浸料整体包裹，所述预浸料为制备所述结构件相同的预浸料。/n

【技术特征摘要】
1.一种结构件成型时局部压力的实时监测方法，其特征在于，所述方法基于毛细管测压法，测压所用的毛细管整体水平设置且毛细管内充满液体传压介质，测压所用的毛细管外露一端与压力传感器储油腔密封连接，毛细管的另一端即成型后设置在结构件内部的一端为其测量端；在预浸料铺贴过程中，在预浸料上设置用于容纳所述毛细管测量端的定位槽，且将设置在定位槽中的毛细管测量端的端口用树脂封端包裹，该树脂为与预浸料中树脂原材料相同的树脂，且将毛细管测量端以及树脂封端段均用预浸料整体包裹，所述预浸料为制备所述结构件相同的预浸料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将毛细管测量端以及树脂封端段均用预浸料整体包裹后，还用胶膜铺盖安装在定位槽中的毛细管测量端和包裹毛细管的预浸料；然后再继续用预浸料进行铺层，铺贴完毕后，将帽型长桁(2)通过胶膜与预浸料(1)胶接。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当需要对三角区(A)压力的水平分布情况进行监测时，先在一个三角区(A)内选择四个等间隔排列的待测点，由于帽型长桁具有对称性，一根长桁(2)与蒙皮(1)会形成两个三角区(A)，两端共存在四个可测区域，将四个待测点分散至四个可测区域进行监测，每个可测区域监测一个待测点。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当需要对三角区(A)压力的水平分布情况进行监测时，先在一个三角区(A)内选择四个等间隔排列的待测点，由于帽型长桁具有对称性，一根长桁(2)与蒙皮(1)会形成两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛利华，彭南辉，杨晓波，关成龙，戴光明，赵国庆，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43