金属结构损伤的修理与监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种金属结构损伤的修理与监测方法和装置。其中，该方法包括：采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补；在共固化过程中，沿补片的长度方向在补片的内部平均嵌入n个应变计；当共固化过程完毕，且修补区域的温度降到常温后，在补片外表面沿补片传力方向平均安装m个应变计；在补片周围修补区域的结构表面安装两个应变计，两个应变计分别设置在补片传力方向的两端；将所有应变计的测量导线接入通用应变测量记录装置；通过通用应变测量记录装置实时记录各个应变计的测量结果；根据记录的测量结果监测修补区域的结构损伤发展状态。本发明专利技术扩展了监测范围，提升了金属结构部件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
金属结构损伤的修理与监测方法和装置
本专利技术涉及金属结构损伤处理领域，具体而言，涉及金属结构损伤的修理与监测方法和装置。
技术介绍
由于使用环境、使用年限等问题，飞机的金属结构在服役期一般都会出现裂纹和腐蚀等损伤。这些损伤都需要被修复，而重要部位的损伤在修理后还需要监控其发展状况，目前，通常依靠外场专业维护人员在固定时间使用相关的技术手段(如无损检测)来完成。如果修理部位处于飞机内部，而通过这种外场检测方式无法检查该部位，则无法采用常规的技术手段来检测该损伤的发展状况。针对相关技术无法检测飞机内部修理部位的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属结构损伤的修理与监测方法和装置，以解决上述的问题。在本专利技术的实施例中提供了一种金属结构损伤的修理与监测方法，包括:采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补；在共固化过程中，沿补片的长度方向在补片的内部平均嵌入η个应变计，用于测量补片内部释放的残余热应变值；其中，补片为碳纤维复合材料；当共固化过程完毕，且修补区域的温度降到常温后，在补片外表面沿补片传力方向平均安装m个应变计，用于测量补片的外表面的应变值；其中，m和η为根据补片大小设定的大于或等于的值；在补片周围修补区域的结构表面安装2个应变计，2个应变计分别设置在补片传力方向的两端，用于测量金属结构损伤部位的表面的应变值；将所有应变计的测量导线接入一个支持1/4桥应变测量的通用应变测量记录装置；通过通用应变测量记录装置实时记录各个应变计的测量结果；根据通用应变测量记录装置记录的测量结果监测修补区域的结构损伤发展状态。在本专利技术的实施例中还提供了一种金属结构损伤的监测装置，包括:残余热应变值接收模块，用于接收η个应变计测量的补片内部释放的残余热应变值，其中，η个应变计是采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺，对金属结构损伤部位进行修改的共固化过程中，沿补片的长度方向在补片的内部平均嵌入的；其中，补片为碳纤维复合材料；补片外表面应变值接收模块，用于接收m个应变计测量补片的外表面的应变值；其中，m个应变计是共固化过程完毕，且修补区域的温度降到常温后，在补片外表面沿补片传力方向平均安装的；损伤部位表面应变值接收模块，用于接收2个应变计测量金属结构损伤部位的表面的应变值；上述2个应变计是在补片周围修补区域的结构表面上，且分别设置在补片传力方向的两端；测量结果记录模块，用于记录残余热应变值接收模块、补片外表面应变值接收模块和损伤部位表面应变值接收模块接收的所有应变计的测量结果；监测模块，用于根据测量结果记录模块记录的测量结果监测修补区域的结构损伤发展状态。本专利技术实施例提供的方法和装置，采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补，并基于结构传力特性变化和残余热应变释放效应在不同部位设置应变计，通过各个应变计的测量结果可对修补区域损伤的发展状况实施监控，即使是飞机内部的修理部位也能够监测其修补区域损伤的发展状况，扩展了监测范围，提升了金属结构部件的可靠性。【附图说明】图1示出了本专利技术实施例的金属结构损伤的修理与监测方法的流程图；图2示出了本专利技术实施例的为采用复合材料补片修理金属结构裂纹损伤的示意图；图3示出了本专利技术实施例的金属结构损伤的监测装置；图4示出了本专利技术实施例的复合材料补片修理的结构示意图。【具体实施方式】下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。本专利技术实施例给出了针对金属结构损伤部位的智能修理技术，在用碳纤维复合材料预浸料完成对金属结构损伤区域的修理后，能利用智能复合材料补片的结构传力特性的变化和残余热应变的变化，对修补区域的损伤发展状态进行监控。基于此，本专利技术实施例提供了一种金属结构损伤的修理与监测方法和装置。下面通过实施例进行描述。参见图1所示的金属结构损伤的修理与监测方法的流程图，该方法包括以下步骤:步骤S102，采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补；步骤S104，在共固化过程中，沿补片的长度方向在补片的内部平均嵌入η个应变计，用于测量补片内部释放的残余热应变值；其中，该补片为碳纤维复合材料；步骤S106，当共固化过程完毕，且修补区域的温度降到常温后，在补片外表面沿补片传力方向平均安装m个应变计，用于测量补片的外表面的应变值；其中，上述m和η为根据补片大小设定的大于或等于的值；步骤S108，在补片周围修补区域的结构表面安装2个应变计，2个应变计分别设置在补片传力方向的两端，用于测量上述金属结构损伤部位的表面的应变值；步骤S110，将所有应变计的测量导线接入一个支持1/4桥应变测量的通用应变测量记录装置;步骤S112，通过该通用应变测量记录装置实时记录各个应变计的测量结果；步骤S114，根据上述通用应变测量记录装置记录的测量结果监测修补区域的结构损伤发展状态。上述方法采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补，并基于结构传力特性变化和残余热应变释放效应在不同部位设置应变计，通过各个应变计的测量结果可对修补区域损伤的发展状况实施监控，即使是飞机内部的修理部位也能够监测其修补区域损伤的发展状况，扩展了监测范围，提升了金属结构部件的可靠性。采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化技术对损伤区域实施胶接修补，通过胶层间的剪切应力，将载荷通过复合材料补片从损伤区域的一边传递到损伤区域的另一边，成功修理完毕后复合材料补片将承担部分载荷(L补片)，降低金属结构损伤区域的受力(L损伤区域):[0〇25] L总载荷=L补片+L损躯域 (I)修补区域的损伤如果保持稳定，复合材料补片承担的载荷与修复结构承担的总载荷之比也将保持稳定，且与载荷大小无关。修补区域的损伤如果发生扩展，复合材料补片承担的载荷加大，该载荷在修复结构承担的总载荷中所占的比例也将加大。本专利技术把复合材料补片承担的载荷在修复结构承担的总载荷中所占的比例/L,en)定义为复合材料补片的结构传力特性Q。如图2所示的为采用复合材料补片修理金属结构裂纹损伤的示意图。考虑到:[0〇28] L总载荷=ο部件*S部件=E部件* ε部件*S部件(2)[0〇29] L补片=σ补片*S补片=E补片*ε补片*S补片(3)其中，σ表示应力，ε表示应变，S表示截面积，E表示弹性模量，则有:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属结构损伤的修理与监测方法，其特征在于，包括：采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补；在共固化过程中，沿补片的长度方向在所述补片的内部平均嵌入n个应变计，用于测量所述补片内部释放的残余热应变值；其中，所述补片为碳纤维复合材料；当共固化过程完毕，且修补区域的温度降到常温后，在所述补片外表面沿所述补片传力方向平均安装m个应变计，用于测量所述补片的外表面的应变值；其中，m和n为根据所述补片大小设定的大于或等于的值；在所述补片周围修补区域的结构表面安装2个应变计，所述2个应变计分别设置在所述补片传力方向的两端，用于测量所述金属结构损伤部位的表面的应变值；将所有应变计的测量导线接入一个支持1/4桥应变测量的通用应变测量记录装置；通过所述通用应变测量记录装置实时记录各个应变计的测量结果；根据所述通用应变测量记录装置记录的测量结果监测所述修补区域的结构损伤发展状态。

【技术特征摘要】
1.一种金属结构损伤的修理与监测方法，其特征在于，包括: 采用碳纤维复合材料预浸料中温共固化工艺对金属结构损伤部位实施修补； 在共固化过程中，沿补片的长度方向在所述补片的内部平均嵌入η个应变计，用于测量所述补片内部释放的残余热应变值；其中，所述补片为碳纤维复合材料；当共固化过程完毕，且修补区域的温度降到常温后，在所述补片外表面沿所述补片传力方向平均安装m个应变计，用于测量所述补片的外表面的应变值；其中，m和η为根据所述补片大小设定的大于或等于的值； 在所述补片周围修补区域的结构表面安装2个应变计，所述2个应变计分别设置在所述补片传力方向的两端，用于测量所述金属结构损伤部位的表面的应变值； 将所有应变计的测量导线接入一个支持1/4桥应变测量的通用应变测量记录装置； 通过所述通用应变测量记录装置实时记录各个应变计的测量结果； 根据所述通用应变测量记录装置记录的测量结果监测所述修补区域的结构损伤发展状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述通用应变测量记录装置记录的测量结果监测所述修补区域的结构损伤发展状态包括: 将所述η个应变计标记为应变计C1, C2,…，cn,所述m个应变计标记为应变计h，t2,…，tm,所述2个应变计标记为应变计S1, S2 ； 将所述通用应变测量记录装置记录的测量值输入如下损伤指数计算公式: 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据计算出的SI的大小确定所述修补区域的结构损伤发展状态包括: 当SI大于或等于0.2时，确定所述修补区域的结构损伤发展的较大，提示工作人员进行检查。4.一种金属结构损伤的监...

【专利技术属性】
技术研发人员：张移山，王遵，王智，薛军，王磊，蔡佳昆，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军装备研究院航空装备研究所，
类型：发明
国别省市：