本发明专利技术公开一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，包括：采集信号的光纤光栅传感器；用于解析所述光纤光栅传感器信号，与所述光纤光栅传感器连接的光纤光栅解调仪；用于将光纤光栅解调仪解析后信息进行分析的数据采集与分析系统；以及，用于将所述数据采集与分析系统的数据进行传输的数据传输装置。其中，所述光纤光栅传感器为由多个用于检测应变状态的应力检测光栅传感器组成的光栅网络。本发明专利技术通过应用上述埋入式光纤光栅的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，可实时监测待测件碳纤维复合材料承载构件的应力敏感位置的健康状态，为作为承载构件的碳纤维复合材料承载构件在轨道交通领域的推广应用提供安全保障。全保障。全保障。
【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测装置及监测方法
[0001]本专利技术涉及材料检测领域，更具体地说，特别涉及一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测装置及监测方法。
技术介绍
[0002]随着人们对轨道交通车辆节能和轻量化要求越来越高，碳纤维复合材料开始在轨道车辆中应用。目前主要应用于非承载部件和部分承载部件，如碳纤维导流罩、头罩、内装板、纵横梁等，而在承载构件中的应用多处于研究和试制阶段，主要原因还在于碳纤维复合材料的各向异性和内部损伤的不可见性。
[0003]碳纤维复合材料承载构件的损伤类型主要有分层、断裂、裂纹等，且损伤存在于复合材料内部，很难直接用肉眼观察到，极易形成潜在危害，严重影响产品的机械性能。为此，开展碳纤维损伤的监测势在必行。
[0004]目前复合材料损伤检测的常用方法包括：超声波检测、红外热成像检测、射线检测、声发射检测等，但均属于离线静态检测方法，无法对复合材料结构进行实时、在线检测。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，通过埋入式光纤光栅传感器的检测，可以对复合材料结构进行实时、在线检测。
[0006]有必要地，本专利技术还提供上述碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统的制备方法；
[0007]更有必要地，本专利技术还提供一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测方法。
[0008]本专利技术提供的技术方案如下：
[0009]一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，包括：
[0010]采集信号的光纤光栅传感器；
[0011]用于解析所述光纤光栅传感器信号，与所述光纤光栅传感器连接的光纤光栅解调仪；
[0012]用于将光纤光栅解调仪解析后信息进行分析的数据采集与分析系统；以及，
[0013]用于将所述数据采集与分析系统的数据进行传输的数据传输装置。
[0014]其中，所述光纤光栅传感器为由多个用于检测应变状态的应力检测光栅传感器组成的光栅网络。
[0015]所述的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，还包括检测温度应变信息的温补应变光栅传感器，与所述光纤光栅解调仪连接。
[0016]其中，所述光纤光栅传感器通过埋入式结构设置于碳纤维复合材料构件的结构中。
[0017]其中，所述碳纤维复合材料构件包括碳纤维复合材料构件毛坯件和其表面上设有的碳纤编织预浸布，所述光纤光栅传感器粘贴在所述碳纤维复合材料构件毛坯件的表面
上，所述光纤光栅传感器位于所述碳纤维复合材料构件的表面与所述碳纤编织预浸布之间；
[0018]所述光纤光栅传感器的光纤两端穿过所述碳纤编织预浸布。
[0019]其中，所述碳纤编织预浸布的数量为一层或两层以上，铺设在所述碳纤维复合材料构件的表面。
[0020]其中，所述数据传输装置为无线数据传输装置。
[0021]一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统的制备方法，包括光纤光栅传感器安装在碳纤维复合材料承载构件内的方法，具体包括：
[0022]1)光纤光栅传感器的铺设
[0023]将光纤光栅传感器铺设或粘贴到碳纤维复合材料承载构件毛坏件的表面；
[0024]2)碳纤编织预浸布的铺设
[0025]在碳纤维复合材料承载构件毛坏件的表面铺设碳纤编织预浸布，光纤光栅传感器两端的光纤穿过所述碳纤编织预浸布；
[0026]3)将包裹好碳纤编织预浸布的碳纤维复合材料承载构件毛坏件回炉进行二次固化，碳纤维复合材料承载构件毛坏件表面熔融再固化，从而进一步固化碳纤编织预浸布。
[0027]其中，所述步骤2)中重复碳纤编织预浸布的铺设步骤。
[0028]1一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测方法，包括以下步骤：
[0029]1)数据采集与分析系统接收到光纤光栅解调仪对光纤光栅传感器和/或温补应变光栅传感器解析提取的应变参数，获得被测物体光栅位置的应变信息；
[0030]2)数据采集与分析系统对应变信息进行分析处理，使用神经网络损伤模型进行损伤有无和位置评估，获得损伤状态信息；使用神经网络寿命预测模型进行构件剩余寿命预测。
[0031]3)数据采集与分析系统通过数据传输装置将损伤状态信息传送至监测中心，由监测中心评估构件继续使用或适时维护或更换。
[0032]与现有技术相比，本专利技术通过应用上述埋入式光纤光栅的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，可实时监测待测件碳纤维复合材料承载构件的应力敏感位置的健康状态，为作为承载构件的碳纤维复合材料承载构件在轨道交通领域的推广应用提供安全保障。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术待测件碳纤维复合材料承载构件的结构示意图；
[0036]图中，光纤光栅传感器1、应力检测光栅传感器11、光纤光栅解调仪2、数据采集与分析系统3、数据传输装置4、碳纤维复合材料承载构件5、温补应变光栅传感器6、碳纤编织预浸布7。
具体实施方式
[0037]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
[0039]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0041]须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，其特征在于包括：采集信号的光纤光栅传感器(1)；用于解析所述光纤光栅传感器(1)信号，与所述光纤光栅传感器(1)连接的光纤光栅解调仪(2)；用于将光纤光栅解调仪(2)解析后信息进行分析的数据采集与分析系统(3)；以及，用于将所述数据采集与分析系统(3)的数据进行传输的数据传输装置(4)。2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器(1)为由多个用于检测应变状态的应力检测光栅传感器(11)组成的光栅网络。3.如权利要求2所述的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，其特征在于：还包括检测温度应变信息的温补应变光栅传感器(6)，与所述光纤光栅解调仪(2)连接。4.如权利要求3所述的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器(1)通过埋入式结构设置于碳纤维复合材料承载构件(5)的结构中。5.如权利要求4所述的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，其特征在于：所述碳纤维复合材料承载构件(5)包括碳纤维复合材料承载构件(5)毛坯件和其表面上设有的碳纤编织预浸布(7)，所述光纤光栅传感器(1)粘贴在所述碳纤维复合材料承载构件(5)毛坯件的表面上，所述光纤光栅传感器(1)位于所述碳纤维复合材料承载构件(5)的表面与所述碳纤编织预浸布(7)之间；所述光纤光栅传感器(1)的光纤两端穿过所述碳纤编织预浸布(7)。6.如权利要求5所述的碳纤维复合材料承载构件结构健康监测系统，其特征在于：所述碳纤编织预浸布(7)的数量为一层或两层以上，铺设在所述碳纤维复合材料承载构件(5)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王先锋，蒋忠城，邓江明，刘晓波，郭冰彬，李登科，李旺，李超，罗志翔，何辉永，万平，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：
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