[发明专利]智能复合材料螺栓的制备方法、复合材料螺栓及使用方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种智能复合材料螺栓的制备方法、复合材料螺栓及使用方法，制备方法包括将碳纤维浸泡在树脂胶液中；将浸泡后的碳纤维按一定规律布置形成预制体；采用表面绝缘的导电纱线按预设的涡流线圈走线对预制体进行局部缝合；将缝合好的预制体放入成型模具中成型成复合材料螺栓。通过采用表面绝缘的导电纱线按预设的涡流线圈走线对预制体进行局部缝合，最后放入成型模具中成型成螺栓解决现有方法在实际检测时对检测现场要求高，无法检测螺栓内部裂纹和孔边损伤的问题，从而使制得的螺栓力学性能提高、减少涡流线圈的磨损，延长使用寿命，并实现实时监测螺栓及其连接结构的健康状态，预测结构寿命的效果，保证安全。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种智能复合材料螺栓的制备方法、复合材料螺栓及使用方法。

背景技术

机械连接是多层连接结构常用的连接方式，用于传递较高的载荷，其方式有螺栓连接、销钉连接和铆钉连接等。中，螺栓连接由于其可靠性高、承载能力强、便于重复拆装以及使用维护简便等特点被广泛应用于航空航天连接结构。由于飞机在整个飞行寿命期间，长期并循环承受各种形式的载荷，又飞行环境恶劣，常在带有盐水环境中飞行，作为主承力构件的飞机金属结构容易磨损、腐蚀、疲劳。而连接结构由于孔边应力集中，载荷形式复杂等特点，极易造成结构失效。已有研究表明，接近80％的结构失效是由连接结构造成的。随着科学技术的进步，特别是航空航天领域高精尖技术的迅猛发展，传统金属材料已不能完全满足使用需求。与传统金属材料相比，复合材料有着质量轻、比强度高、比模量高、热膨胀系数小与尺寸稳定等诸多优点。目前复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一。

CN106153721A的专利《一种螺栓裂纹检测方法及螺纹裂纹检测装置》，公布日为2016.11.23，公开了一种螺栓裂纹检测方法及螺栓裂纹检测装置，所述螺栓裂纹检测方法包含以下步骤：S1,设计加工含标准深度模拟裂纹的对比试块；S2，定制超声波双晶探头；S3，在对比试块上进行超声灵敏度调节，取超声波高60％为检测基准波高；S4，若在始波与底波之间没有出现超出基准波高的波形信号，则判定该螺栓没有裂纹；若在始波与底波之间出现超出基准波高的波形信号，判定该螺栓裂纹超标。所述螺栓裂纹检测装置包含超声波探伤仪、超声波双晶探头、耦合剂、对比试块；所述耦合剂用于将所述超声波双晶探头耦合到被检测螺栓的钉盖上；所述超声波双晶探头通过信号线连接到所述超声波探伤仪。本发明的螺栓裂纹检测方法及装置能够满足小裂纹的检测，灵敏度高。

然而该方法在裂纹检测中可以发挥一定作用，但是具有较大的局限性：在实际检测时对检测现场要求高，无法检测螺栓内部裂纹和孔边损伤。

发明内容

为解决上述现有技术中在实际检测时对检测现场要求高，无法检测螺栓内部裂纹和孔边损伤的不足，本发明提供一种智能复合材料螺栓的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维浸泡在树脂胶液中；

将浸泡后的所述碳纤维按一定规律布置形成预制体；

采用表面绝缘的导电纱线按预设的涡流线圈走线对所述预制体进行局部缝合；

将缝合好的所述预制体放入成型模具中成型成复合材料螺栓。

在一实施例中，将浸泡后的所述碳纤维以平面铺设的形式按一定规律布置形成所述预制体，采用表面绝缘处理的所述导电纱线按照预设的涡流线圈走线对所述预制体进行局部缝合。

在一实施例中，通过螺旋缠绕技术将连续的所述碳纤维交叉缠绕在回转体芯模表面形成所述预制体，将所述预制体展开，采用表面绝缘处理的所述导电纱线按照预设的涡流线圈走线对展开后的所述预制体进行局部缝合。

在一实施例中，所述涡流线圈用于与外部测试电路相连接，所述涡流线圈可以是单激励—单接收或单激励—多接收的平行四边形/三角形线圈中的一种或多种。