為實(shí)現(xiàn)航天結(jié)構(gòu)制件內(nèi)部損傷的全面監(jiān)測(cè),基于碳納米管紗線扭電能特征的發(fā)現(xiàn),提出了航天結(jié)構(gòu)制件內(nèi)部損傷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新方法。采用三維六向編織技術(shù)將碳納米管紗線嵌入到航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制件中,構(gòu)建了新型的智能三維復(fù)合材料;證明了制件內(nèi)部產(chǎn)生損傷時(shí),內(nèi)部的碳納米管紗線捻度發(fā)生變化可產(chǎn)生扭電能;采用主成分分析和損傷指數(shù)理論對(duì)碳納米管紗線的扭電能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明:三維編織復(fù)合材料試件內(nèi)部的樹(shù)脂斷裂、孔洞和試件的微小裂紋可引起扭電能的變化,碳納米管紗線扭電能對(duì)于試件內(nèi)部損傷具有很高的識(shí)別能力,損傷識(shí)別精度達(dá)到0. 002 mm,該研究對(duì)推進(jìn)航天結(jié)構(gòu)的智能監(jiān)測(cè)具有重要意義。 

【文章來(lái)源】：紡織學(xué)報(bào). 2020,41(04)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

0 試件1#和3#拉伸Q值

為保證嵌入三維編織復(fù)合材料中的CNT紗線不彎曲，本文采用三維六向四步法編織技術(shù)將CNT紗線與碳纖維紗線共同編織，構(gòu)建新型三維智能復(fù)合材料。圖1示出三維六向四步法編織工藝示意圖。三維六向四步法編織技術(shù)是由三維五向編織工藝發(fā)展出的編織技術(shù)，是在第六向編織方向上設(shè)置編織紗，并且軸紗數(shù)量和第六向紗數(shù)量按需要可以調(diào)整。圖2示出三維六向攜紗器排布規(guī)律示意圖。圖中:△表示軸紗(CNT紗線)攜紗器;○表示編織紗(碳纖維)攜紗器;—表示引入的第六向紗線(CNT紗線)。在編織過(guò)程中，編織紗攜紗器的運(yùn)動(dòng)由沿行和列交替運(yùn)動(dòng)組成，與四步法攜紗器運(yùn)動(dòng)過(guò)程相同，紗線在攜紗器的引導(dǎo)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和空中取向，而軸紗攜紗器只在行的方向上平動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器循環(huán)回到原始處。攜紗器每運(yùn)動(dòng)2步后，進(jìn)行“打緊”，沿行的方向加入緯紗(CNT紗線)，包括最外層的邊紗部位，緯紗在垂直于軸向紗的方向來(lái)回穿梭。整個(gè)編織過(guò)程的軸紗和緯紗都不參加編織，分別在編織成型和寬度方向上均勻地夾在編織紗之間的空隙內(nèi)，在這種編織結(jié)構(gòu)的每一個(gè)機(jī)器循環(huán)中，編織紗攜紗器運(yùn)動(dòng)仍為4步，且每步運(yùn)動(dòng)距離相等，軸向紗攜紗器只沿行向運(yùn)動(dòng)，不沿列向運(yùn)動(dòng)，保持直線狀態(tài)。

三維六向四步法編織技術(shù)是由三維五向編織工藝發(fā)展出的編織技術(shù)，是在第六向編織方向上設(shè)置編織紗，并且軸紗數(shù)量和第六向紗數(shù)量按需要可以調(diào)整。圖2示出三維六向攜紗器排布規(guī)律示意圖。圖中:△表示軸紗(CNT紗線)攜紗器;○表示編織紗(碳纖維)攜紗器;—表示引入的第六向紗線(CNT紗線)。在編織過(guò)程中，編織紗攜紗器的運(yùn)動(dòng)由沿行和列交替運(yùn)動(dòng)組成，與四步法攜紗器運(yùn)動(dòng)過(guò)程相同，紗線在攜紗器的引導(dǎo)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和空中取向，而軸紗攜紗器只在行的方向上平動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器循環(huán)回到原始處。攜紗器每運(yùn)動(dòng)2步后，進(jìn)行“打緊”，沿行的方向加入緯紗(CNT紗線)，包括最外層的邊紗部位，緯紗在垂直于軸向紗的方向來(lái)回穿梭。整個(gè)編織過(guò)程的軸紗和緯紗都不參加編織，分別在編織成型和寬度方向上均勻地夾在編織紗之間的空隙內(nèi)，在這種編織結(jié)構(gòu)的每一個(gè)機(jī)器循環(huán)中，編織紗攜紗器運(yùn)動(dòng)仍為4步，且每步運(yùn)動(dòng)距離相等，軸向紗攜紗器只沿行向運(yùn)動(dòng)，不沿列向運(yùn)動(dòng)，保持直線狀態(tài)。2 CNT紗線扭電能變化規(guī)律

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]智能復(fù)合材料中碳納米管紗線參數(shù)設(shè)計(jì)及其變化特征[J]. 萬(wàn)振凱,李鵬,賈敏瑞,包瑋琛,裘旭光.  紡織學(xué)報(bào). 2018(06)
[2]復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與健康監(jiān)測(cè)展望[J]. 陳雪峰,楊志勃,田紹華,孫瑜,孫若斌,左浩,許才彬.  振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2018(01)
[3]基于碳納米線傳感器的三維六向編織復(fù)合材料內(nèi)部損傷定位[J]. 萬(wàn)振凱,張志鋼,賈敏瑞,包瑋琛,董卿霞.  紡織學(xué)報(bào). 2017(08)
[4]基于損傷指數(shù)的三維編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估[J]. 萬(wàn)振凱,貢麗英,萬(wàn)莉.  紡織學(xué)報(bào). 2017(05)
[5]碳納米線的制備與特性分析研究[J]. 郭建民,萬(wàn)振凱.  兵器材料科學(xué)與工程. 2016(03)
[6]嵌入碳納米線的三維編織復(fù)合材料損傷監(jiān)測(cè)[J]. 郭建民,萬(wàn)振凱.  紡織學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]碳納米管/聚二甲基硅氧烷復(fù)合薄膜的制備及力敏特性研究[J]. 安萍,郭浩,陳萌,趙苗苗,楊江濤,劉俊,薛晨陽(yáng),唐軍.  物理學(xué)報(bào). 2014(23)



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