CN106564217A - 一种智能夹层板 - Google Patents

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陈锦祥
张晓明
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Abstract

本发明公开了一种智能夹层板，包括上面板、下面板以及中间的蜂窝格栅，所述蜂窝格栅由格栅壁和设置在格栅壁交汇处的圆筒组成，其特征在于：在所述上面板和下面板之间还至少设置有一种用于测量所述格栅壁变形量的变形传感器。本发明在上面板和下面板之间设置有变形传感器，通过变形传感器可以测量上面板与下面板之间的变形量，可根据变形量计算出夹层板的受力状况。传感器能显示和板材性能表现相关的数据，在实际使用中可以监测板材的受力情况，及时做出应对措施，避免进一步损失。适用于建筑大跨屋顶、外墙结构、汽车、船舶以及航空航天等领域。

Description

一种智能夹层板
技术领域
本发明涉及一种夹层板，属于中空板材加工技术领域。
背景技术
在节能环保已经成为产品主要评价指标的今天，新型轻型结构的研究受到人们的重视。蜂窝夹芯板以其重量轻、刚度大、可设计性强等特点成为航空、航天、铁路、汽车、船舶、建筑等领域不可缺少的结构之一。随着时代发展，各行业出于对安全、经济的考虑，对于结构的力学性能监测越发重视，实时的监测构件材料的受力情况能够防患于未然，及早发现结构内部的细小损伤，从而避免更大的损失。而传统的普通夹层板仅仅能实现承担荷载的作用，不能随时根据需要反映目前的受力状况、使用性能和破损情况等要素，往往直到结构出现了较大的变形甚至发生破坏时，才能发现板材已经受损，此时距离发生结构性的破坏通常已经不远，容易导致安全问题与经济损失。现阶段看来，实际工程迫切需要一种可以根据需要实时监测板材内部受力状况或损伤情况的智能夹层板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种通过测量板材的变形量实时对板材的受力性能进行监测的智能夹层板。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种智能夹层板，包括上面板、下面板以及中间的蜂窝格栅，所述蜂窝格栅由格栅壁和设置在格栅壁交汇处的圆筒组成，其特征在于：在所述上面板和下面板之间还至少设置有一种用于测量所述格栅壁变形量的变形传感器。
本发明在上面板和下面板之间设置有变形传感器，通过变形传感器可以测量上面板与下面板之间的变形量，可根据变形量计算出夹层板的受力状况。
所述变形传感器设置在所述圆筒处，因圆筒处相对蜂窝壁处弹性变形能力更高，设置于圆筒处可保证测得更为精确的变形量。
在所述上面板和下面板之间还设置有温度传感器和或加速度传感器。
本发明不仅在在上面板和下面板之间设置有变形传感器，还可以设置温度传感器和或加速度传感器，用于测量夹层板内的温度值和板材加速度。
所述变形传感器在所述上面板与下面板之间均匀布置。
所述变形传感器为应变片或测距传感器，所述应变片固定在所述圆筒上，所述测距传感器的两部分分别布置于上面板与下面板内侧。
所述应变片的厚度不超过圆筒壁的厚度。
所述上面板为平面板或曲面板。
所述下面板为平面板或曲面板。
本发明智能夹层板是一种芯层装有各种传感器的夹层强化板。包括上面板、下面板、中间层格栅以及传感器。沿着蜂窝壁交汇处设有圆筒结构，圆筒结构部分可设置能够测量力学或热力学数据的传感器。传感器可以是贴在圆筒处的应变片，或分别置于上下面板内侧的激光位移传感器，或者附着在格栅壁上的温度传感器。各种传感器能显示应变、位移、温度等与板材性能表现相关的数据，在实际使用中可以监测板材的受力情况，及时做出应对措施，避免进一步损失。适用于建筑大跨屋顶、外墙结构、汽车、船舶以及航空航天等领域。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为图1中芯层与底板的结构示意图；
图4为粘贴法安装传感器示意图；
图中编号：1为下面板；2为蜂窝壁；3为圆筒结构；4为上面板；5为圆筒加强肋；6为传感器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
图1和图2所示，本发明智能夹层板，包括上面板4、下面板1、中间的蜂窝格栅2、传感器6、圆筒结构3以及圆筒加强肋5。在本实施例中，蜂窝格栅为正六边形格栅，正六边形格栅的每个边为蜂窝壁2。传感器的种类、数量可根据需要确定，对于需要了解板材内部温度的结构中，如出于防火需要，可在芯层格栅上设置温度传感器，对于需要了解板材表面压力大小的情况，可在圆筒处设置应变片测得应变值，根据板材对应的荷载位移曲线得到芯层应力，用作判断板材使用情况的依据。
传感器的安装方式以粘贴法为主，直接采用高性能粘合剂将传感器与夹层板芯层粘贴牢固，对于需在高温下工作而粘合剂耐高温性能不能满足要求的情况，可采用焊接的方式将传感器与板材安装牢固(如图4)。
应变传感器可以采用安装在圆筒处的应变片，应变片的厚度不宜超过圆筒壁的厚度，当应变片材料的弹性模量远小于夹层板芯层材料的弹性模量时，应变片的厚度要求可适当放宽。
传感器的分布根据具体需要确定，对于测量应变的传感器，应当安装在圆筒处。
上面板为平面板或曲面板，下面板为平面板或曲面板。
以安装了位移传感器的智能夹层板为例。位移传感器如图2所示，两部分分别布置于上下面板内侧，用于测量上下面板间相对位移，随后通过以下公式计算面板所受的压力。
Δ—位移传感器测得的上下面板相对位移，单位mm
H—芯层厚度，单位mm
—芯层平均应变
E—芯层材料弹性模量，单位MPa
—芯层平均应力，单位MPa
S—芯层横截面积，单位mm2
P—面板所受压力，单位N
根据以上公式，可以计算得到夹层板面板所受压力，以此作为判断夹层板承载状况的依据。如发生位移较大，已进入塑性阶段，芯层平均应力可根据应力曲线得到然后代入式(3)计算面板压力。
对于安装了应变传感器的智能夹层板，在传感器设置数量较多的条件下，可以代入曲线或公式，绘制出智能夹层板整块板的应力分布情况(对于温度传感器即为温度分布情况)，连接计算机绘制大致的应力或温度分布云图，实时、直观的监测板材内部各项数据，为实际工程使用过程中的维护、修补提供准确的依据。

Claims (8)

1.一种智能夹层板，包括上面板、下面板以及中间的蜂窝格栅，所述蜂窝格栅由格栅壁和设置在格栅壁交汇处的圆筒组成，其特征在于：在所述上面板和下面板之间还至少设置有一种用于测量所述格栅壁变形量的变形传感器。
2.根据权利要求1所述的智能夹层板，其特征在于：所述变形传感器设置在所述圆筒内。
3.根据权利要求1或２所述的智能夹层板，其特征在于：在所述上面板和下面板之间还设置有温度传感器和或加速度传感器。
4.根据权利要求３所述的智能夹层板，其特征在于：所述变形传感器在所述上面板与下面板之间均匀布置。
5.根据权利要求４所述的智能夹层板，其特征在于：所述变形传感器为应变片或测距传感器，所述应变片固定在所述圆筒上，所述测距传感器的两部分分别布置于上面板与下面板内侧。
6.根据权利要求５所述的智能夹层板，其特征在于：所述应变片的厚度不超过圆筒壁的厚度。
7.根据权利要求1所述的智能夹层板，其特征在于：所述上面板为平面板或曲面板。
8.根据权利要求1所述的智能夹层板，其特征在于：所述下面板为平面板或曲面板。
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