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基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测

张佳奇 陈铎 郑跃滨 周凯 杨正岩 武湛君

张佳奇, 陈铎, 郑跃滨, 等. 基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(0): 1-6
引用本文: 张佳奇, 陈铎, 郑跃滨, 等. 基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(0): 1-6
张佳奇, 陈铎, 郑跃滨, 等. 基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(0): 1-6
Citation: 张佳奇, 陈铎, 郑跃滨, 等. 基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(0): 1-6

基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测

基金项目: 国家重点研发计划(2018YFA0702800)
详细信息
    通讯作者:

    武湛君,博士,教授,研究方向为耐极端环境复合材料和结构健康监测 Tel:0411-84708646,E-mail:wuzhj@dlut.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Piezoelectric transducers based curing monitoring of resin matrix composites

  • 摘要: 复合材料固化成型工艺是影响树脂基复合材料结构性能的关键之一,因此需要针对其固化过程进行有效的在线监测。本文基于压电传感器提出了一种超声导波技术和机电阻抗技术相结合的树脂基复合材料固化过程监测方法,研究了超声导波能量与固化时间的关系,以及机电阻抗共振峰随固化时间的变化规律。研究表明,固化过程中树脂基复合材料结构的超声导波信号幅值和机电阻抗信号共振峰频率均出现先减小后增大并逐渐平稳的趋势,可以体现树脂基复合材料固化过程中的一系列变化。以监测单向碳纤维(T300)/热固性环氧树脂预浸料固化为例验证压电传感器对复合材料固化的监测方法。T300/热固性环氧树脂复合材料在真空袋压、固化温度120℃条件下,20 min为凝胶时间点,65 min为固化完成时间点。本文的基于压电的固化过程在线监测方法为树脂基复合材料成型工艺的设计和优化提供了基础数据和技术支撑。
  • 图  1  超声导波监测原理示意图

    Figure  1.  The principle diagram of the guided wave monitoring

    图  2  固化监测实验用碳纤维(T300)/热固性环氧树脂复合材料结构样件示意图

    Figure  2.  Carbon fiber (T300)/thermosetting epoxy prepreg composite sample for curing monitoring experiment

    图  3  固化监测实验设置

    Figure  3.  The setting of curing monitoring experiment

    图  4  不同固化时间的导波信号

    Figure  4.  Guided wave signals in varying curing times

    图  5  碳纤维(T300)/热固性环氧树脂复合材料导波信号随固化时间幅值变化曲线

    Figure  5.  Amplitude curves of guided wave signals propagating in carbon fiber(T300)/thermosetting epoxy prepreg composite in varying curing time

    图  6  不同固化时间的碳纤维/热固性环氧树脂复合材料试件与PZT耦合机电阻抗信号

    Figure  6.  Electro-mechanical impedance coupling carbon fiber/thermosetting epoxy prepreg composite sample and PZT in varying curing times

    图  7  碳纤维/热固性环氧树脂复合材料试件与PZT耦合机电阻抗共振峰频率随固化时间变化曲线

    Figure  7.  Curve of formant frequency of electro-mechanical impedance coupling carbon fiber/thermosetting epoxy prepreg composite sample and PZT signals in varying curing times

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  • 收稿日期:  2019-12-31
  • 录用日期:  2019-01-20

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