CN114062115A - 碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法 - Google Patents

碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法 Download PDF

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CN114062115A CN202111473133.7A CN202111473133A CN114062115A CN 114062115 A CN114062115 A CN 114062115A CN 202111473133 A CN202111473133 A CN 202111473133A CN 114062115 A CN114062115 A CN 114062115A
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任毅
郑凯
王晋
范高廷
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Abstract

本发明公开了一种碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，包括一、在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置多个标靶；二、采用测距仪测量储气瓶非充压状态下任意指定的两个标靶之间的距离L1；在储气瓶充压状态下测量对应的两个标靶之间的距离L2；计算形变率ρ＝(L2‑L1)/L1；三、不断重复步骤二，且保证每次储气瓶充压压强相同；当第n+1次时测得的形变率与前n次的形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。本发明通过在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置标靶，利用测距仪测量储气瓶在充、放高压气体前后两个标靶之间的距离，并将测量结构传送给控制终端，控制终端根据数据计算出储气瓶的形变率ρ。该方法测量方便，且精准高。

Description

碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法
技术领域
本发明属于碳纤维缠绕气瓶检测技术领域，具体涉及一种碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法。
背景技术
储气瓶充装高压气体后，会发生变形胀大，泄气后则气瓶复原。长期充、放高压气体，使储气瓶达到疲劳极限后，再次充装高压气体后则容易发生爆炸事故，因此疲劳极限使储气瓶的重要参数。
在现有实验研究过程中，储气瓶的形变测量繁琐，且精度不到，容易导致储气瓶的疲劳极限测试不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维缠绕储气瓶形变测量方法，解决现有技术中在研究储气瓶疲劳极限过程中，储气瓶的形变测量繁琐，且精度不到，容易导致储气瓶的疲劳极限测试不准确的技术问题。
为了解决上述问题，本发明通过如下技术方案实现：
碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，包括如下步骤：
步骤一、在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置多个标靶；
步骤二、采用测距仪测量储气瓶非充压状态下任意指定的两个标靶之间的距离L1；在储气瓶充压状态下测量对应的两个标靶之间的距离L2；计算形变率ρ＝(L2-L1)/L1；
步骤三、不断重复步骤二，且保证每次储气瓶充压压强相同；
当第n+1次时测得的形变率与前n次的形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。
本发明通过在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置标靶，利用测距仪测量储气瓶在充、放高压气体前后两个标靶之间的距离，并将测量结构传送给控制终端，控制终端根据数据计算出储气瓶的形变率ρ。在塑性变形阶段，重复给储气瓶压充、放高压气体，储气瓶的形变率基本相同。当某次实验测得的形变率与上次实验结构相比，发生了较大的变化，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。该方法，测量方便，且精准高。
进一步优化，所述标靶为印刷在纸张上的图案，图案包括中心圆和位于中心圆外的同心圆环；所述标靶设置在次外层和最外层碳纤维层之间。
通过将标靶设置在次外层和最外层碳纤维层之间，在实验过程中不易脱落和损坏，稳定性好。通过测距仪测量两个中心圆的间距作为两个标靶之间的距离，精度高；设置同心圆环，便于测量时定位。
进一步优化，所述标靶的数量为12个，分为4组；每组3个标靶沿储气瓶的长度方向等间距设置；4组标靶沿储气瓶的周向均匀分布。
通过设置多个标靶，每次实验测量多组数据，结构更精准。
进一步优化，在控制终端的储存器中给每个标靶设定唯一的编号，便于统计。第一组3个标靶的编号依次为，B11,B12,B13；第二组3个标靶的编号依次为，B21,B22,B23；第三组3个标靶的编号依次为，B31,B32,B33；第四组3个标靶的编号依次为，B41,B42,B43。
每次实验时，不但要测量同一组中相邻两个标靶之间的长度方向形变率ρi；还要测量相邻两组标靶之间，沿周向对应的两个标靶之间的弯曲形变率ρj，i、j均为正整数，i小于等于8，j小于等于12；则4组标靶，共测得8个长度方向形变率ρi和12个弯曲形变率ρj；然后将本次实验得出的20个形变率分别与上次实验得到的对应形变率进行比较，当至少有一个形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。
进一步优化，当检测到碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限时，进行声光报警，提醒操作者。
进一步优化，所述测距仪为激光测距仪，测量精度高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置标靶，利用测距仪测量储气瓶在充、放高压气体前后两个标靶之间的距离，并将测量结构传送给控制终端，控制终端根据数据计算出储气瓶的形变率ρ。在塑性变形阶段，重复给储气瓶压充、放高压气体，储气瓶的形变率基本相同。当某次实验测得的形变率与上次实验结构相比，发生了较大的变化，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。该方法，测量方便，且精准高。
附图说明
图1为本发明所述碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法的流程图；
图2为设置多个标靶的碳纤维缠绕储气瓶结构示意图；
图3为本发明重复给储气瓶充、放高压气体的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一：
如图1所示，碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，包括如下步骤：
步骤一、在碳纤维缠绕储气瓶1的外壁上设置多个标靶2；
步骤二、采用测距仪测量储气瓶非充压状态下任意指定的两个标靶之间的距离L1；在储气瓶充压状态下测量对应的两个标靶之间的距离L2；计算形变率ρ＝(L2-L1)/L1；
步骤三、不断重复步骤二，且保证每次储气瓶充装的最大压强相同，如图3所示，横坐标t表示时间，纵坐标p表示储气瓶内部的压强；当第n+1次时测得的形变率与前n次的形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。
本发明通过在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置标靶，利用测距仪测量储气瓶在充、放高压气体前后两个标靶之间的距离，并将测量结构传送给控制终端，控制终端根据数据计算出储气瓶的形变率ρ。在塑性变形阶段，重复给储气瓶压充、放高压气体，储气瓶的形变率基本相同。当某次实验测得的形变率与上次实验结构相比，发生了较大的变化，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。该方法，测量方便，且精准高。
在本实施例中，所述标靶为印刷在纸张上的图案，图案包括中心圆和位于中心圆外的同心圆环；所述标靶设置在次外层和最外层碳纤维层之间。
通过将标靶设置在次外层和最外层碳纤维层之间，在实验过程中不易脱落和损坏，稳定性好。通过测距仪测量两个中心圆的间距作为两个标靶之间的距离，精度高；设置同心圆环，便于测量时定位。
在本实施例中，所述标靶的数量为12个，分为4组；每组3个标靶沿储气瓶的长度方向等间距设置；4组标靶沿储气瓶的周向均匀分布，如图2所示。
在其他实施例中，可以实际要求设置更多的标靶。
通过设置多个标靶，每次实验测量多组数据，结构更精准。
在本实施例中，在控制终端的储存器中给每个标靶设定唯一的编号，便于统计。第一组3个标靶的编号依次为，B11,B12,B13；第二组3个标靶的编号依次为，B21,B22,B23；第三组3个标靶的编号依次为，B31,B32,B33；第四组3个标靶的编号依次为，B41,B42,B43。
每次实验时，不但要测量同一组中相邻两个标靶之间的长度方向形变率ρi；还要测量相邻两组标靶之间，沿周向对应的两个标靶之间的弯曲形变率ρj，i、j均为正整数，i小于等于8，j小于等于12；则4组标靶，共测得8个长度方向形变率ρi和12个弯曲形变率ρj；然后将本次实验得出的20个形变率分别与上次实验得到的对应形变率进行比较，当至少有一个形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。
在本实施例中，当检测到碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限时，进行声光报警，提醒操作者。
在本实施例中，所述测距仪为激光测距仪，测量精度高。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在碳纤维缠绕储气瓶的外壁上设置多个标靶；
步骤二、采用测距仪测量储气瓶非充压状态下任意指定的两个标靶之间的距离L1；在储气瓶充压状态下测量对应的两个标靶之间的距离L2；计算形变率ρ＝(L2-L1)/L1；
步骤三、不断重复步骤二，且保证每次储气瓶充压压强相同；
当第n+1次时测得的形变率与前n次的形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限，n为正整数。
2.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，其特征在于，所述标靶为印刷在纸张上的图案，图案包括中心圆和位于中心圆外的同心圆环；
所述标靶设置在次外层和最外层碳纤维层之间。
3.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，其特征在于，所述标靶的数量为12个，分为4组；每组3个标靶沿储气瓶的长度方向等间距设置；4组标靶沿储气瓶的周向均匀分布。
4.根据权利要求3所述的碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，其特征在于，给每个标靶设定唯一的编号，第一组3个标靶的编号依次为，B11,B12,B13；第二组3个标靶的编号依次为，B21,B22,B23；第三组3个标靶的编号依次为，B31,B32,B33；第四组3个标靶的编号依次为，B41,B42,B43；
每次实验时，不但要测量同一组中相邻两个标靶之间的长度方向形变率ρi；还要测量相邻两组标靶之间，沿周向对应的两个标靶之间的弯曲形变率ρj，i、j均为正整数，i小于等于8，j小于等于12；则4组标靶，共测得8个长度方向形变率ρi和12个弯曲形变率ρj；
然后将本次实验得出的20个形变率分别与上次实验得到的对应形变率进行比较，当至少有一个形变率发生较大变化时，则表明该碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限。
5.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，其特征在于，当检测到碳纤维缠绕储气瓶已经达到疲劳极限时，进行声光报警。
6.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕储气瓶形变测量实验方法，其特征在于，所述测距仪为激光测距仪。
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