本發(fā)明是一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，屬于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)：

1、光纖光柵傳感器具備穩(wěn)定性高、耐久性優(yōu)、靈敏度強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，它集數(shù)據(jù)傳輸和傳感功能于一體，與纖維增強(qiáng)樹脂材料復(fù)合使用效果顯著，這為解決建筑和橋梁等結(jié)構(gòu)受力及損傷狀態(tài)長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)問題提供了全新的途徑。

2、碳纖維板具有高拉伸強(qiáng)度、耐腐蝕、抗震、抗沖擊等優(yōu)良特性，可用于加固建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)，提升其自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。將碳纖維板和光纖光柵傳感器結(jié)合，通過光纖光柵傳感器來監(jiān)測(cè)碳纖維板受力情況，從而評(píng)估建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)的損傷情況，方便了對(duì)建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)的檢查和維修。

3、光纖光柵傳感器的安裝方式有多種，如表面粘貼、綁扎固定、槽式固定和嵌入式安裝等。其中表面粘貼，易受外界干擾，信號(hào)受到表面的溫度和應(yīng)力分布影響較大；綁扎固定，傳感器的測(cè)量精度受綁扎方式和材料的影響；槽式固定，會(huì)對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞性改動(dòng)；嵌入式安裝，可以在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響很小，因此本方法制成的智能碳纖維板采用了嵌入式安裝。

4、專利cn113580249a提出一種碳纖維板材的加工裝置及其使用方法，但碳纖維原絲在拉擠進(jìn)入模具的過程中，模具入口角處承受較大的應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致模具入口出崩壞，發(fā)生堵?，F(xiàn)象，同時(shí)也不能確保生產(chǎn)的連續(xù)性。專利cn112810191a提出一種復(fù)合材料拉擠碳板及其連續(xù)制備方法，該方法在碳纖維層兩側(cè)設(shè)置了玻纖紗層，雖然減少了碳纖維板邊緣掉粉、缺邊的問題，也保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，但加入了玻纖紗層會(huì)影響碳纖維板整體的性能，玻纖與碳纖之間的接觸力也會(huì)比碳纖與碳纖的接觸力小。專利cn105716758a提到一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板及其制備方法，該方法將光纖光柵傳感器與纖維增強(qiáng)塑料結(jié)合，通過接收的信號(hào)來對(duì)加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，但該專利中沒有提到涉及智能碳纖維板相關(guān)裝置的設(shè)計(jì)方法。專利cn107956292a提出由碳纖維增強(qiáng)塑料、高強(qiáng)鋼絲和光纖光柵傳感器組成的混合型智能碳纖維板，然而高強(qiáng)鋼絲表面光滑與基體樹脂之間的粘結(jié)性能要比碳纖維原絲與基體樹脂之間的粘結(jié)性能差，所以這種混合型智能碳纖維板在使用過程中很可能出現(xiàn)因高強(qiáng)鋼絲與碳纖維原絲受力不一致導(dǎo)致高強(qiáng)鋼絲脫粘的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題：本發(fā)明針對(duì)上述問題提出了一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法。

2、該設(shè)計(jì)方法中裝置的構(gòu)成是：

3、(1)該設(shè)計(jì)方法中裝置主要由三部分構(gòu)成，分別是樹脂供給端、智能碳纖維板合成端以及抽真空端；

4、(2)樹脂供給端由樹脂存放桶1和連接管2組成；

5、(3)樹脂按照成分配比依次放入樹脂存放桶1中，用攪拌棒攪拌均勻，用超聲儀器進(jìn)行消泡處理，碳纖維原絲9的浸漬樹脂由不同成分組成，攪拌均勻是使樹脂的不同成分充分接觸，在攪拌的過程中會(huì)產(chǎn)生氣泡，而氣泡會(huì)影響碳纖維原絲9的浸漬，超聲儀器可以消除樹脂中的氣泡；

6、(4)連接管2左端處于加熱板3與高溫塑料布11之間形成封閉的空間內(nèi)，連接管2右端處于樹脂存放桶1內(nèi)，當(dāng)設(shè)計(jì)方法中裝置的三部分形成密閉空間時(shí)，打開真空泵4，會(huì)使樹脂存放桶1中的樹脂通過連接管2進(jìn)入于加熱板3與高溫塑料布11之間形成封閉的空間內(nèi)，對(duì)碳纖維原絲9進(jìn)行浸漬；

7、(5)圖2為智能碳纖維板合成端的縱向界面圖，加熱板3是制作智能碳纖維板的主要場(chǎng)地，加熱板3上依次為導(dǎo)流網(wǎng)7、脫模布8、碳纖維原絲9、脫模布8、導(dǎo)流網(wǎng)7和高溫塑料布11；

8、(6)碳纖維原絲9內(nèi)部嵌入了光纖光柵傳感器10；

9、(7)導(dǎo)流網(wǎng)7是輸送在加熱板3與高溫塑料布11之間形成封閉空間內(nèi)的樹脂，使樹脂浸滿所有的碳纖維原絲9；

10、(8)浸漬樹脂的碳纖維原絲9經(jīng)過加熱板3加熱后制成智能碳纖維板，但樹脂殘余會(huì)使智能碳纖維板與導(dǎo)流網(wǎng)7之間粘連，脫模布8則方便了成品智能碳纖維板的脫模；

11、(9)高溫塑料布11被固體膠12固定在了加熱板3上，高溫塑料布11與加熱板3之間形成封閉空間，在碳纖維原絲9未浸漬樹脂之前對(duì)碳纖維原絲9起到固定成型的作用，在碳纖維原絲9浸漬樹脂之后起到封閉空間作用，樹脂只會(huì)通過碳纖維原絲9所在部分，并且高溫塑料布11不受溫度升高的影響，一直保持抽真空后的狀態(tài)；

12、(10)抽真空端由真空泵4、樹脂存放桶5以及連接管6組成。當(dāng)智能碳纖維板合成端加熱板3與高溫塑料布11之間形成封閉的空間，抽真空端就可以對(duì)智能碳纖維板合成端抽真空。

13、本發(fā)明提出了一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果表現(xiàn)在以下方面：

14、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)該設(shè)計(jì)方法中裝置沒有使用固定的模具，而是用高溫塑料布通過抽真空的方式將碳纖維原絲固定成型，解決了模具會(huì)崩壞或者堵模的問題；(2)該設(shè)計(jì)方法中裝置不受模具尺寸的限制，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整智能碳纖維板的尺寸；(3)該設(shè)計(jì)方法中裝置制作智能碳纖維板只使用了碳纖維原絲和光纖光柵傳感器，沒有增添其他的原絲，確保了智能碳纖維板的力學(xué)性質(zhì)和加固性能；(4)該設(shè)計(jì)方法中裝置將光纖光柵傳感器嵌入了碳纖維原絲的內(nèi)部，可以通過監(jiān)測(cè)光纖光柵傳感器的信號(hào)變化來監(jiān)測(cè)加固結(jié)構(gòu)的性能變化；(5)該設(shè)計(jì)方法中裝置可以在縱向同時(shí)嵌入多條光纖光柵傳感器，使縱向的監(jiān)測(cè)更加準(zhǔn)確。

技術(shù)特征：

1.一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括樹脂供給端、智能碳纖維板合成端以及抽真空端，所述樹脂供給端提供浸漬碳纖維原絲的樹脂，所述智能碳纖維板合成端固定碳纖維原絲，并且在碳纖維原絲浸漬樹脂后對(duì)其進(jìn)行加熱固化，所述抽真空端可以通過抽真空對(duì)碳纖維原絲進(jìn)行塑型，并且協(xié)助樹脂浸滿碳纖維原絲。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述樹脂供給端連接管，左端處于加熱板與高溫塑料布之間形成封閉的空間內(nèi)，右端處于樹脂存放桶內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述智能碳纖維板合成端的加熱板在使用之前涂抹液體脫模劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述智能碳纖維板合成端的碳纖維原絲上下都鋪設(shè)了脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述智能碳纖維板合成端的碳纖維原絲內(nèi)部嵌入了光纖光柵傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述智能碳纖維板合成端使用的是高溫塑料布。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述智能碳纖維板合成端的加熱板與高溫塑料布之間形成了封閉空間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述抽真空端真空泵兩次抽真空，第一次在碳纖維原絲浸漬樹脂之前，第二次在碳纖維原絲浸漬樹脂之后。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于制作智能碳纖維板裝置的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法中的裝置包括樹脂供給端、智能碳纖維板合成端以及抽真空端。所述樹脂供給端的目的是提供浸漬碳纖維原絲的樹脂；所述智能碳纖維板合成端的目的是固定碳纖維原絲，并且在碳纖維原絲浸漬樹脂后對(duì)其進(jìn)行加熱固化；所述抽真空端，是由真空泵、樹脂存放桶和連接管組成，目的是對(duì)加熱板和高溫塑料布之間的封閉空間抽真空，對(duì)碳纖維原絲進(jìn)行塑型，并且協(xié)助樹脂浸漬碳纖維原絲。本發(fā)明設(shè)計(jì)的方法，解決了模具崩壞和堵模的問題、實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)調(diào)整智能碳纖維板的尺寸、確保了智能碳纖維板的力學(xué)性質(zhì)和加固性能、實(shí)現(xiàn)了可以在縱向嵌入多條光纖光柵傳感器，對(duì)智能碳纖維板縱向的監(jiān)測(cè)更加準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：徐志偉,周晨霞,裴曉園,劉勝凱,周新科
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10