本實(shí)用新型涉及新型復(fù)合材料耐壓容器領(lǐng)域，特別是指一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的壓力容器及介質(zhì)儲(chǔ)罐相比，復(fù)合材料材質(zhì)的耐壓容器重量輕、剛性好、耐腐蝕、對(duì)外力沖擊的抵抗能力較強(qiáng)，而且可以根據(jù)工況條件的要求進(jìn)行外型的靈活設(shè)計(jì)，以復(fù)合材料為材質(zhì)的耐壓容器已經(jīng)廣泛替代金屬耐壓容器應(yīng)用與船舶、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、化工等各個(gè)行業(yè)中。
目前的復(fù)合材料壓力容器主要采用纖維二維纏繞工藝制備，這種環(huán)向纏繞的復(fù)合材料纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抵抗內(nèi)壓的優(yōu)點(diǎn)，而且耐壓容器的內(nèi)部往往嵌入金屬密封內(nèi)膽，通過(guò)金屬與復(fù)合材料材質(zhì)的混合使用可以在密封性和高強(qiáng)度二者之間找到綜合特性發(fā)揮的最佳工藝技術(shù)結(jié)合點(diǎn)。但是從二維纏繞的復(fù)合材料材質(zhì)的應(yīng)用來(lái)看，層間的力學(xué)性能弱點(diǎn)逐漸凸顯，在應(yīng)用過(guò)程中的泄漏或者承壓條件下的破壞主要都是在層間產(chǎn)生，因此改變目前環(huán)向纏繞的二維纖維結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常必要。
從目前的應(yīng)用來(lái)看，三維編織結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料耐壓氣瓶的穩(wěn)定性和力學(xué)特性的發(fā)揮直接提高了其使用壽命和耐壓級(jí)別，具有非常巨大的應(yīng)用潛力，但是隨著應(yīng)用要求的不斷能提高和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，要發(fā)揮這種三維編織結(jié)構(gòu)耐壓氣瓶的使用穩(wěn)定性和質(zhì)量均一性，必須對(duì)不同復(fù)雜工況條件下和使用過(guò)程中的耐壓氣瓶的承壓狀態(tài)以及氣瓶復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的應(yīng)變特性實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，因此就需要對(duì)三維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的耐壓氣瓶結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能特性的改性和提升，以達(dá)到有效監(jiān)控耐壓狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到預(yù)測(cè)使用壽命或者危險(xiǎn)報(bào)警的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型提供一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶，該耐壓氣瓶既消除了二維復(fù)合材料層間力學(xué)薄弱點(diǎn)，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控耐壓氣瓶使用過(guò)程中不同部位的微小形變量，預(yù)測(cè)耐壓氣瓶的使用壽命和危險(xiǎn)報(bào)警。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：
一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶，包括金屬內(nèi)膽層、塑形界面層、表面三維編織復(fù)合材料層和位于氣瓶一端的介質(zhì)出入口，其中：
所述金屬內(nèi)膽層為整體無(wú)縫結(jié)構(gòu)；
所述塑形界面層位于所述金屬內(nèi)膽層和表面三維編織復(fù)合材料層的中間，所述塑形界面層為纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基體復(fù)合材料，所述塑形界面層設(shè)置有應(yīng)變感應(yīng)裝置，該應(yīng)變感應(yīng)裝置設(shè)置在塑形界面層的厚度中間位置；
所述表面三維編織復(fù)合材料層位于所述耐壓氣瓶最外表面，所述表面三維編織復(fù)合材料層包括筒身段和封頭段，所述表面三維編織復(fù)合材料層也設(shè)置有應(yīng)變感應(yīng)裝置，該應(yīng)變感應(yīng)裝置設(shè)置在所述表面三維編織復(fù)合材料層的厚度中間或表面位置。
進(jìn)一步的，所述金屬內(nèi)膽層的材質(zhì)為不銹鋼、鋁合金、鈦合金中的一種，所述金屬內(nèi)膽層的外表面設(shè)置有螺紋狀溝槽，所述螺紋狀溝槽的深度為1～3mm，所述應(yīng)變感應(yīng)裝置為光纖、光柵、磁柵、應(yīng)變片中的一種或幾種組合，所述應(yīng)變感應(yīng)裝置的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)。
進(jìn)一步的，金屬內(nèi)膽的形狀及厚度根據(jù)工況條件和耐壓級(jí)別要求可靈活調(diào)整，金屬內(nèi)膽層的厚度為2～6mm，所述筒身段長(zhǎng)度為0.5～3m，所述筒身段厚度為5～10mm，所述封頭段長(zhǎng)度為0.5～2m，所述封頭段厚度為5～10mm。
進(jìn)一步的，所述塑形界面層的纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基體復(fù)合材料中樹脂含量為20～50％，該樹脂基體中的樹脂為聚氨酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚醚醚酮、聚甲醛、聚丙烯和聚苯硫醚中的一種。
本實(shí)用新型具有以下有益效果：
本實(shí)用新型中，使用了三維編織排布結(jié)構(gòu)，在二維編織技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了層間的纖維貫穿強(qiáng)化，使纖維結(jié)構(gòu)在壓力氣瓶的厚度面上具有立體結(jié)構(gòu)，通過(guò)縫合在層間的增強(qiáng)纖維有效提高了氣瓶厚度方向上的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體性，消除層間力學(xué)薄弱點(diǎn)，同時(shí)，在三維編織結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)變感應(yīng)裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)控耐壓氣瓶在使用過(guò)程中的不同部位的微小形變量，以達(dá)到預(yù)測(cè)使用壽命和危險(xiǎn)報(bào)警的目的。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1：金屬內(nèi)膽層；2：塑形界面層；3：表面三維編織復(fù)合材料層；4：介質(zhì)出入口；5：應(yīng)變感應(yīng)裝置。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
一方面，本實(shí)用新型提供一智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶，如圖1所示，包括金屬內(nèi)膽層1、塑形界面層2、表面三維編織復(fù)合材料層3和位于氣瓶一端的介質(zhì)出入口4，其中：
金屬內(nèi)膽層1為整體無(wú)縫結(jié)構(gòu)；
塑形界面層2位于金屬內(nèi)膽層1和表面三維編織復(fù)合材料層3的中間，用以保證兩種材質(zhì)之間的膨脹變形引起界面脫粘，塑形界面層2為纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基體復(fù)合材料，塑形界面層2的厚度可根據(jù)工況條件和要求的耐壓級(jí)別進(jìn)行靈活調(diào)整，塑形界面層2設(shè)置有應(yīng)變感應(yīng)裝置5，該應(yīng)變感應(yīng)裝置5設(shè)置在塑形界面層2的厚度中間位置；
表面三維編織復(fù)合材料層3位于耐壓氣瓶最外表面，表面三維編織復(fù)合材料層3包括筒身段和封頭段，表面三維編織復(fù)合材料層3也設(shè)置有應(yīng)變感應(yīng)裝置5，該應(yīng)變感應(yīng)裝置5設(shè)置在表面三維編織復(fù)合材料層3的厚度中間或表面位置。
本實(shí)用新型中，使用了三維編織排布結(jié)構(gòu)，在二維編織技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了層間的纖維貫穿強(qiáng)化，使纖維結(jié)構(gòu)在壓力氣瓶的厚度面上具有立體結(jié)構(gòu)，通過(guò)縫合在層間的增強(qiáng)纖維有效提高了氣瓶厚度方向上的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體性，消除層間力學(xué)薄弱點(diǎn)，同時(shí)，在三維編織結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)變感應(yīng)裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)控耐壓氣瓶在使用過(guò)程中的不同部位的微小形變量，以達(dá)到預(yù)測(cè)使用壽命和危險(xiǎn)報(bào)警的目的。
優(yōu)選的，金屬內(nèi)膽層1的材質(zhì)為不銹鋼、鋁合金、鈦合金中的一種，金屬內(nèi)膽層1的外表面設(shè)置有螺紋狀溝槽(未示出)，螺紋狀溝槽的深度為1～3mm，應(yīng)變感應(yīng)裝置5為光纖、光柵、磁柵、應(yīng)變片中的一種或幾種組合，應(yīng)變感應(yīng)裝置5的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)。螺紋狀溝槽有利于增加界面強(qiáng)度，應(yīng)變感應(yīng)裝置可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)選擇其種類。
進(jìn)一步的，金屬內(nèi)膽的形狀及厚度根據(jù)工況條件和耐壓級(jí)別要求可靈活調(diào)整，金屬內(nèi)膽層1的厚度為2～6mm，所述筒身段長(zhǎng)度為0.5～3m，所述筒身段厚度為5～10mm，所述封頭段長(zhǎng)度為0.5～2m，所述封頭段厚度為5～10mm。
另一方面，本實(shí)用新型還提供一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶的制備方法，包括金屬內(nèi)膽的制備、塑形界面層的制備及應(yīng)變感應(yīng)裝置的預(yù)埋、表面三維編織復(fù)合材料層的加工及應(yīng)變感應(yīng)裝置的引入以及熱固化成型和后處理。
金屬內(nèi)膽的制備中，金屬內(nèi)膽以不銹鋼、鋁合金、鈦合金中的一種金屬材質(zhì)沖壓成型，然后在金屬內(nèi)膽外表面制備深度為1～3mm的螺紋狀溝槽。
塑形界面層的制備及應(yīng)變感應(yīng)裝置的預(yù)埋中，將纖維和樹脂基體進(jìn)行混合，通過(guò)機(jī)械攪拌混合均勻；采用注射成型工藝加工塑形界面層，將金屬內(nèi)膽層固定在模具中，同時(shí)，將應(yīng)變感應(yīng)裝置固定在模具型腔的特定位置，通過(guò)注射成型將混合均勻的纖維樹脂熔融體注射至模腔中，冷卻成型并脫模；其中，纖維長(zhǎng)度為10～50mm，纖維包括主體纖維和輔助纖維，主體纖維為碳纖維，輔助纖維為碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硼纖維、玄武巖纖維和玻璃纖維中的一種，主體纖維和輔助纖維的重量比為4∶1～10∶1，塑形界面層的樹脂基體中樹脂含量為20～50％，該樹脂基體中的樹脂為聚氨酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚醚醚酮、聚甲醛、聚丙烯和聚苯硫醚中的一種，應(yīng)變感應(yīng)裝置在塑形界面層的引入形式以應(yīng)變片為主，也可選用光纖、光柵、磁柵，同步埋入其厚度中間位置，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓容器的外輪廓均勻分布，沿截面環(huán)向均勻分布。
表面三維編織復(fù)合材料層的加工及應(yīng)變感應(yīng)裝置的引入中，包括筒身段和封頭段兩部分預(yù)制體的加工；筒身段的制備是將主體纖維和輔助纖維按重量比2∶1～10∶1混合樹脂基體，通過(guò)三維編織得到三維預(yù)制體，三維預(yù)制體采用三維四向、三維五向、三維六向和三維七向中的一種三維編織結(jié)構(gòu)，對(duì)預(yù)制體通過(guò)縫合進(jìn)行二次強(qiáng)化，在三維預(yù)制體制備過(guò)程中，在其厚度中間位置或表面位置預(yù)埋應(yīng)變感應(yīng)裝置；封頭段的制備是將主體纖維和輔助纖維以一定比例混合樹脂基體，通過(guò)三維編織得到三維預(yù)制體，三維預(yù)制體采用三維五向、三維六向和三維七向中的一種三維編織結(jié)構(gòu)，在封頭段和筒身段結(jié)合的邊緣采用三維七向纖維編織技術(shù)成型，在三維預(yù)制體制備過(guò)程中，在其厚度中間位置或表面位置預(yù)埋應(yīng)變感應(yīng)裝置；其中，筒身段和封頭段中，主體纖維均為碳纖維，輔助纖維均為芳綸纖維、玻璃纖維、UHMWPE纖維、玄武巖纖維、碳化硅纖維中的一種或幾種組合，筒身段和封頭段中樹脂基體中樹脂含量為20～50％，該樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂中的一種，應(yīng)變感應(yīng)裝置在表面三維編織復(fù)合材料層中可選用應(yīng)變片、光纖、光柵、磁柵預(yù)埋方式，預(yù)埋工序與表面三維編織復(fù)合材料層加工同步進(jìn)行，預(yù)埋分布特性與塑形界面層一致，預(yù)埋位置可位于該層厚度中間或表面位置。
熱固化成型和后處理中，在中間的塑形界面層制備完畢后，將筒身段和封頭段的帶有應(yīng)變感應(yīng)裝置的三維預(yù)制體置于塑形界面層的表面，通過(guò)真空導(dǎo)入或RTM工藝將三維預(yù)制體和樹脂進(jìn)行浸漬復(fù)合，復(fù)合之后的坯體采用梯度溫度控制，先在70～80℃保溫0.5～1h，之后升高溫度至100～160℃保溫20min～2h；后處理是在無(wú)外壓作用下，放入烘箱加熱至80～110℃，加熱時(shí)間為2～4h。
以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本工藝的特征和細(xì)節(jié)，但所列過(guò)程和數(shù)據(jù)并不意味著對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制。
實(shí)施例1：
一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶的具體制備方法，步驟如下：
(1)金屬內(nèi)膽的制備：金屬內(nèi)膽以不銹鋼為材質(zhì)進(jìn)行沖壓成型，金屬內(nèi)膽厚度為5mm，在金屬內(nèi)膽成型后，在其外表面制備深度為1mm的螺紋狀溝槽；
(2)塑形界面層的制備及應(yīng)變感應(yīng)裝置的預(yù)埋：采用含量為40％的聚氨脂樹脂為樹脂基體，與纖維進(jìn)行混合，通過(guò)機(jī)械攪拌混合均勻，纖維平均長(zhǎng)度為10mm，纖維包括主體纖維和輔助纖維，主體纖維為碳纖維，輔助纖維為碳化硅纖維，碳纖維和碳化硅纖維的重量比為4∶1；采用注射成型工藝加工塑形界面層，將不銹鋼內(nèi)膽固定在模具中，同時(shí)將應(yīng)變片固定在模具型腔的特定位置，通過(guò)注射成型將上述混合均勻的纖維樹脂熔融體注射至模腔中，冷卻成型并脫模；
(3)表面三維編織復(fù)合材料層的加工及應(yīng)變感應(yīng)裝置的引入：包括筒身段和封頭段兩部分預(yù)制體的加工；筒身段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維芳綸纖維按重量比2∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為30％的環(huán)氧樹脂，通過(guò)三維四向編織工藝編織三維預(yù)制體，三維預(yù)制體成型之后通過(guò)縫合進(jìn)行二次強(qiáng)化，筒身段的厚度為8mm，在三維預(yù)制體的制備過(guò)程中在其厚度4mm位置預(yù)埋應(yīng)變片，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓氣瓶容器的外輪廓均勻分布，其筒身段長(zhǎng)度為1m，每20cm埋入一組應(yīng)變片，沿著截面環(huán)向均勻分布，截面內(nèi)平均分布埋入5個(gè)應(yīng)變片；封頭段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維玻璃纖維按重量比3∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為30％的環(huán)氧樹脂，通過(guò)三維六向編織工藝編織三維預(yù)制體，封頭段與筒身段結(jié)合的邊緣采用三維七向纖維編織技術(shù)成型，封頭段的厚度為8mm，在三維預(yù)制體的制備過(guò)程中在其厚度4mm位置預(yù)埋應(yīng)變片，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓氣瓶容器的外輪廓均勻分布，其封頭段長(zhǎng)度為1m，每20cm埋入一組應(yīng)變片，沿著截面環(huán)向均勻分布，截面內(nèi)平均分布埋入5個(gè)應(yīng)變片；
(4)熱固化成型和后處理：在中間的塑形界面層制備完畢后，將筒身段和封頭段的帶有應(yīng)變感應(yīng)裝置的三維預(yù)制體置于塑形界面層的表面，通過(guò)真空導(dǎo)入工藝將三維預(yù)制體和樹脂進(jìn)行浸漬復(fù)合，復(fù)合之后的坯體通過(guò)加熱固化成型，固化過(guò)程采用梯度升溫工藝，先在80℃保溫30min，之后升溫至130℃保溫2h；最后進(jìn)行后處理，在無(wú)外壓作用下，放入烘箱加熱至80℃，時(shí)間為2h。
實(shí)施例2：
一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶的具體制備方法，步驟如下：
(1)金屬內(nèi)膽的制備：金屬內(nèi)膽以鋁合金為材質(zhì)進(jìn)行沖壓成型，金屬內(nèi)膽厚度為4mm，在金屬內(nèi)膽成型后，在其外表面制備深度為1mm的螺紋狀溝槽；
(2)塑形界面層的制備及應(yīng)變感應(yīng)裝置的預(yù)埋：采用含量為40％的聚丙烯樹脂為樹脂基體，與纖維進(jìn)行混合，通過(guò)機(jī)械攪拌混合均勻，纖維平均長(zhǎng)度為20mm，纖維包括主體纖維和輔助纖維，主體纖維為碳纖維，輔助纖維為氧化鋁纖維，碳纖維和氧化鋁纖維的重量比為5∶1；采用注射成型工藝加工塑形界面層，將鋁合金內(nèi)膽固定在模具中，同時(shí)將應(yīng)變片固定在模具型腔的特定位置，通過(guò)注射成型將上述混合均勻的纖維樹脂熔融體注射至模腔中，冷卻成型并脫模；
(3)表面三維編織復(fù)合材料層的加工及應(yīng)變感應(yīng)裝置的引入：包括筒身段和封頭段兩部分預(yù)制體的加工；筒身段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維UHMWPE纖維按重量比3∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為30％的環(huán)氧樹脂，通過(guò)三維五向編織工藝編織三維預(yù)制體，三維預(yù)制體成型之后通過(guò)縫合進(jìn)行二次強(qiáng)化，筒身段的厚度為9mm，在三維預(yù)制體的制備過(guò)程中在其厚度4.5mm位置預(yù)埋應(yīng)變片，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓氣瓶容器的外輪廓均勻分布，其筒身段長(zhǎng)度為1.5m，每20cm埋入一組應(yīng)變片，沿著截面環(huán)向均勻分布，截面內(nèi)平均分布埋入6個(gè)應(yīng)變片；封頭段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維玄武巖纖維按重量比3∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為30％的環(huán)氧樹脂，通過(guò)三維六向編織工藝編織三維預(yù)制體，封頭段與筒身段結(jié)合的邊緣采用三維七向纖維編織技術(shù)成型，封頭段的厚度為9mm，在三維預(yù)制體的制備過(guò)程中在其厚度4.5mm位置預(yù)埋應(yīng)變片，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓氣瓶容器的外輪廓均勻分布，其封頭段長(zhǎng)度為1.5m，每20cm埋入一組應(yīng)變片，沿著截面環(huán)向均勻分布，截面內(nèi)平均分布埋入6個(gè)應(yīng)變片；
(4)熱固化成型和后處理：在中間的塑形界面層制備完畢后，將筒身段和封頭段的帶有應(yīng)變感應(yīng)裝置的三維預(yù)制體置于塑形界面層的表面，通過(guò)RTM工藝將三維預(yù)制體和樹脂進(jìn)行浸漬復(fù)合，復(fù)合之后的坯體通過(guò)加熱固化成型，固化過(guò)程采用梯度升溫工藝，先在80℃保溫1h，之后升溫至130℃保溫1h；最后進(jìn)行后處理，在無(wú)外壓作用下，放入烘箱加熱至100℃，時(shí)間為2h。
實(shí)施例3：
一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶的具體制備方法，步驟如下：
(1)金屬內(nèi)膽的制備：金屬內(nèi)膽以鈦合金為材質(zhì)進(jìn)行沖壓成型，金屬內(nèi)膽厚度為3mm，在金屬內(nèi)膽成型后，在其外表面制備深度為1mm的螺紋狀溝槽；
(2)塑形界面層的制備及應(yīng)變感應(yīng)裝置的預(yù)埋：采用含量為30％的聚苯硫醚樹脂為樹脂基體，與纖維進(jìn)行混合，通過(guò)機(jī)械攪拌混合均勻，纖維平均長(zhǎng)度為20mm，纖維包括主體纖維和輔助纖維，主體纖維為碳纖維，輔助纖維為玄武巖纖維，碳纖維和玄武巖纖維的重量比為5∶1；采用注射成型工藝加工塑形界面層，將鈦合金內(nèi)膽固定在模具中，同時(shí)將應(yīng)變片固定在模具型腔的特定位置，通過(guò)注射成型將上述混合均勻的纖維樹脂熔融體注射至模腔中，冷卻成型并脫模；
(3)表面三維編織復(fù)合材料層的加工及應(yīng)變感應(yīng)裝置的引入：包括筒身段和封頭段兩部分預(yù)制體的加工；筒身段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維芳綸纖維按重量比2∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為20％的酚醛樹脂，通過(guò)三維四向編織工藝編織三維預(yù)制體，筒身段的厚度為6mm，在三維預(yù)制體制備過(guò)程中在其厚度表面位置的紗線中引入光纖，三維預(yù)制體成型之后通過(guò)縫合進(jìn)行二次強(qiáng)化；封頭段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維玻璃纖維按重量比10∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為40％的酚醛樹脂，通過(guò)三維六向編織工藝編織三維預(yù)制體，封頭段的厚度為6mm，在三維預(yù)制體制備過(guò)程中在其厚度表面位置的紗線中引入光纖，封頭段與筒身段結(jié)合的邊緣采用三維七向纖維編織技術(shù)成型；
(4)熱固化成型和后處理：在中間的塑形界面層制備完畢后，將筒身段和封頭段的帶有應(yīng)變感應(yīng)裝置的三維預(yù)制體置于塑形界面層的表面，通過(guò)真空導(dǎo)入工藝將三維預(yù)制體和樹脂進(jìn)行浸漬復(fù)合，復(fù)合之后的坯體通過(guò)加熱固化成型，固化過(guò)程采用梯度升溫工藝，先在80℃保溫1h，之后升溫至140℃保溫30min；最后進(jìn)行后處理，在無(wú)外壓作用下，放入烘箱加熱至110℃，時(shí)間為2h。
實(shí)施例4：
一種智能監(jiān)控三維復(fù)合材料耐壓氣瓶的具體制備方法，步驟如下：
(1)金屬內(nèi)膽的制備：金屬內(nèi)膽以鋁合金為材質(zhì)進(jìn)行沖壓成型，金屬內(nèi)膽厚度為4mm，在金屬內(nèi)膽成型后，在其外表面制備深度為1.5mm的螺紋狀溝槽；
(2)塑形界面層的制備及應(yīng)變感應(yīng)裝置的預(yù)埋：采用含量為35％的聚丙烯樹脂為樹脂基體，與纖維進(jìn)行混合，通過(guò)機(jī)械攪拌混合均勻，纖維平均長(zhǎng)度為22mm，纖維包括主體纖維和輔助纖維，主體纖維為碳纖維，輔助纖維為碳化硅纖維，碳纖維和碳化硅纖維的重量比為5∶1；采用注射成型工藝加工塑形界面層，將鋁合金內(nèi)膽固定在模具中，同時(shí)將應(yīng)變片固定在模具型腔的特定位置，通過(guò)注射成型將上述混合均勻的纖維樹脂熔融體注射至模腔中，冷卻成型并脫模；
(3)表面三維編織復(fù)合材料層的加工及應(yīng)變感應(yīng)裝置的引入：包括筒身段和封頭段兩部分預(yù)制體的加工；筒身段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維碳化硅纖維按重量比4∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為50％的環(huán)氧樹脂，通過(guò)三維四向編織工藝編織三維預(yù)制體，三維預(yù)制體成型之后通過(guò)縫合進(jìn)行二次強(qiáng)化，筒身段的厚度為8mm，在三維預(yù)制體的制備過(guò)程中在其厚度4mm位置預(yù)埋應(yīng)變片，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓氣瓶容器的外輪廓均勻分布，其筒身段長(zhǎng)度為2m，每25cm埋入一組應(yīng)變片，沿著截面環(huán)向均勻分布，截面內(nèi)平均分布埋入4個(gè)應(yīng)變片；封頭段的制備是將主體纖維碳纖維和輔助纖維芳綸纖維按重量比6∶1混合樹脂基體，該樹脂基體為含量為30％的環(huán)氧樹脂，通過(guò)三維六向編織工藝編織三維預(yù)制體，封頭段與筒身段結(jié)合的邊緣采用三維七向纖維編織技術(shù)成型，封頭段的厚度為8mm，在三維預(yù)制體的制備過(guò)程中在其厚度4mm位置預(yù)埋應(yīng)變片，應(yīng)變片數(shù)量沿著耐壓氣瓶容器的外輪廓均勻分布，其封頭段長(zhǎng)度為1m，每20cm埋入一組應(yīng)變片，沿著截面環(huán)向均勻分布，截面內(nèi)平均分布埋入6個(gè)應(yīng)變片；
(4)熱固化成型和后處理：在中間的塑形界面層制備完畢后，將筒身段和封頭段的帶有應(yīng)變感應(yīng)裝置的三維預(yù)制體置于塑形界面層的表面，通過(guò)RTM工藝將三維預(yù)制體和樹脂進(jìn)行浸漬復(fù)合，復(fù)合之后的坯體通過(guò)加熱固化成型，固化過(guò)程采用梯度升溫工藝，先在75℃保溫50mim，之后升溫至125℃保溫2h；最后進(jìn)行后處理，在無(wú)外壓作用下，放入烘箱加熱至90℃，時(shí)間為2h。
以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。