材料科学论文_基于嵌入式纳米传感技术的FRP全(2)

    5.4.2 全生命周期风险控制策略概述

5.5 本章小结

6 应用研究:利用传感阵列实现复合材料大面积的健康监测与风险评估

6.1 开发阵列式传感监测手段的实际意义

6.2 阵列式传感监测技术的实现

    6.2.1 纤维传感器阵列编织

    6.2.2 监测区域信号三维可视化方法构建

    6.2.3 复材大面积健康监测与风险评估流程设计

6.3 复合材料全生命周期大面积健康监测与风险评估的演示

    6.3.1 加工凝胶阶段复材大面积健康监测与风险评估

    6.3.2 加工硬化阶段复材大面积健康监测与风险评估

    6.3.3 加工后固化阶段复材大面积健康监测与风险评估

    6.3.4 服役阶段复材大面积健康监测与风险评估

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要研究结论

7.2 不足与局限性

7.3 研究工作展望

参考文献

致谢

附录

附录1 攻读博士期间发表的论文情况

附录2 攻读博士期间从事的科研项目

文章摘要:伴随纤维增强复合材料（fiber reinforced polymeric composites,FRPs）在航空航天、土木工程、特种设备等多个重要领域的飞速发展,其引发的安全问题也备受关注。源自结构内部的缺陷与损伤一旦转化为事故,便很容易造成大规模的群死群伤,后果不堪设想。因此,时刻掌握复合材料的运行状态不可或缺。结构健康监测（structural health monitoring,SHM）的应运而生解决了该困扰。它以智能前沿的传感技术为核心,在实时监测诊断复材健康状态及量化识别结构缺陷损伤两端均发挥着重要作用。近年来,碳纳米传感研究的不断涌现也为持续优化SHM带来了良好契机。在此背景下,本文利用先进的嵌入式碳纳米传感策略创新建立了一种可满足FRP复合材料全生命周期的SHM技术,并基于此新技术开发出复材失效风险的动态分析评估手段。在强化提升复材装备设施风险管控方法的同时,进一步优化完善了SHM对维护复材健康安全的系统保障机制。主要内容如下:（1）嵌入式碳纳米纤维传感器使能的结构健康监测技术研究。结合高效的连续加工及一体化成型工艺,通过在复材制造阶段将碳纳米涂层纤维传感器无损地编织集成至机体内部实现了全生命周期SHM的技术构建。（2）FRP复合材料加工阶段健康监测研究。充分讨论了全新SHM技术对复材加工成型阶段树脂固化过程的监测规律与性能,分析出纤维传感器在异常加工条件下的缺陷监测效应,探索并验证了潜在的监测响应机理。（3）FRP复合材料服役阶段健康监测研究。充分讨论了全新SHM技术对复材服役使用阶段结构受力状态的监测规律与性能,分析出纤维传感器在异常受力条件下的损伤监测效应,探索并验证了潜在的监测响应机理。（4）基于结构健康监测技术的复合材料全生命周期失效风险分析研究。利用全新SHM技术精准可测的健康监测数据,分别构建了复材加工和服役两大生命阶段的动态失效风险评估方法,明确了以分类分级管控为核心的风险控制策略。（5）利用传感阵列实现复材大面积的健康监测与风险评估研究。扩展纤维传感器至传感阵列以探索解决复材在实际生产中大范围无死角的监测评估难题。

文章关键词:

项目基金:《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2021/1110/561.html