1.一种基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:包括如下工艺步骤:
1),制备压电纤维;
2),将压电纤维和碳纤维进行编织形成织物,并对织物进行固化,成为复合材料圆管;
3),将复合材料圆管水平放置并用夹具固定;压电纤维内铜丝接电荷放大器测量端,复合材料圆管内碳纤维作为公共端,各路放大电压用数据采集卡实时测量;
4),冲击锤落下,对复合材料圆管产生冲击,复合材料圆管产生形变,对应方向上的压电纤维受形变产生压电效应;压电效应产生的电压与形变成正比,通过电荷放大器、数据采集卡,并在计算机上读取数据,实现对冲击的有效检测。
2.如权利要求1所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:步骤1)中,其采用一种压电纤维制备装置,该装置包括支架、铜质针头、压电聚合物溶液、漆包线以及铜环;其中,所述铜质针头与铜环固定在支架上;所述铜质针头中空,其内注入压电聚合物溶液;所述铜质针头中间穿过漆包线,漆包线从铜质针头口穿出并经过铜环。
3.如权利要求2所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:步骤1)的压电纤维具体制备方法如下:
1-1),铜质针头通正电压,漆包线接地,在压电聚合物溶液中形成从铜质针头指向漆包线的电场,电场会改变压电聚合物溶液的润湿性;
1-2),漆包线沿着铜质针头方向缓慢牵引,在牵引力与针头挤压共同作用下,能使压电聚合物溶液附着在漆包线的绝缘表面上;
1-3),被牵引出铜质针头的漆包线进入铜环,在铜环上继续施加正电压,形成从铜环指向漆包线的电场,在电场与牵引力的共同作用下,形成更薄更均匀的压电聚合物层,最终得到所需的压电材料。
4.如权利要求2所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:所述压电聚合物溶液采用DMF做溶剂,压电聚合物做溶质,溶质质量含量为25%;所述漆包线直径0.3mm,表面包覆聚酰亚胺0.02mm。
5.如权利要求3所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:所述步骤1-1)的铜质针头接1000V电压;所述步骤1-3)铜环上施加4000V电压。
6.如权利要求1所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:步骤2)中,其采用一种三维编织装置,该装置包括芯轴和导向环;所述芯轴保持压电纤维与碳纤维的张紧,并确定织物形状并固定织物的位置;所述压电纤维与碳纤维通过导向环在芯轴表面进行编织。
7.如权利要求6所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:步骤2)的织物具体编织方法如下:芯轴缓慢向右方移动,压电纤维与碳纤维从芯轴的右端开始编织,芯轴移动带动压电纤维与碳纤维在芯轴表面进行编织;碳纤维作为纬纱和经纱,纬纱和经纱分别沿轴的两个方向旋转,保证经纱和纬纱交错编织。压电纤维作为轴纱不旋转,沿轴向编入织物。编织完成后,在芯轴表面抽出织物。
8.如权利要求7所述的基于压电纤维的碳纤维增强复合材料冲击检测方法,其特征在于:所述碳纤维具有一定的编织角,而压电纤维编织方向与芯轴轴向平行。