CN117685898B - 复合材料固化成型原位检测的数据处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法及装置。方法包括：获取多个检测元件的测量数据，检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，第一检测元件直接埋设于复合材料内，第二检测元件不与复合材料直接接触；确定每个检测元件的性能参数；将复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，第一阶段为复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，第二阶段为复合材料从凝胶点到固化完成的固化过程；针对第一阶段和第二阶段，分别基于第二检测元件的测量数据和性能参数对第一检测元件的测量数据进行修正，以得到复合材料在第一阶段和第二阶段的真实应变。本申请可以准确确定复合材料固化过程中的真实应变。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法及装置。
背景技术
复合材料固化成型过程中，需要实时检测其内部的残余应力。目前常用的手段为在复合材料内设置应力检测元件（如光纤光栅或应变片等），通过检测元件的输出数据确定复合材料固化过程中的应变。
然而，由于检测元件埋设于复合材料内，其会受到复合材料固化状态的影响（如复合材料未完全固化时，树脂的流动会给检测元件一定的冲击而产生滑动）。另外，固化温度也会导致检测元件膨胀。由此可见，检测元件的输出值不能准确反映复合材料的应变。
因此，目前亟待需要一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法及装置来解决上述技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法及装置，可以准确确定复合材料在固化过程中的真实应变。
第一方面，本发明实施例提供了一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法，包括：
获取多个检测元件的测量数据，所述检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别在同样的固化制度和固化环境下工作；其中，所述第一检测元件直接埋设于待固化的复合材料内，所述第二检测元件不与所述复合材料直接接触；
确定每个所述检测元件的性能参数，所述性能参数至少包括应变灵敏度系数和热膨胀系数；
将所述复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为所述复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，所述第二阶段为所述复合材料从所述凝胶点到固化完成的固化过程；
针对所述第一阶段和所述第二阶段，分别基于所述第二检测元件的测量数据和所述性能参数对所述第一检测元件的测量数据进行修正，以得到所述复合材料在所述第一阶段和所述第二阶段的真实应变。
第二方面，本发明实施例还提供了一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置，包括：
获取单元，用于获取多个检测元件的测量数据，所述检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别在同样的固化制度和固化环境下工作；其中，所述第一检测元件直接埋设于待固化的复合材料内，所述第二检测元件不与所述复合材料直接接触；
确定单元，用于确定每个所述检测元件的性能参数，所述性能参数至少包括应变灵敏度系数和热膨胀系数；
分段单元，用于将所述复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为所述复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，所述第二阶段为所述复合材料从所述凝胶点到固化完成的固化过程；
修正单元，用于针对所述第一阶段和所述第二阶段，分别基于所述第二检测元件的测量数据和所述性能参数对所述第一检测元件的测量数据进行修正，以得到所述复合材料在所述第一阶段和所述第二阶段的真实应变。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。
本发明实施例提供了一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法及装置。通过使用两个检测元件，一个直接埋设于待固化的复合材料内，其测量数据受温度、自身膨胀和复合材料挤压等影响。另一个不与复合材料直接接触，其测量数据仅受温度和自身膨胀影响。两者在同样的固化制度和环境下工作，可以用第二检测元件的测量数据对第一检测元件的测量数据进行修正，得到复合材料的真实应变。另外，由于复合材料在凝胶点前后的状态不同，其对检测元件的影响也不同，因此，通过将固化过程分为第一阶段和第二阶段，对复合材料的应变进行分段修正，可以进一步提高修正结果的准确性。由此可见，本申请可以准确确定复合材料在固化过程中的真实应变。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的复合材料固化成型原位检测的数据处理方法的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的三个检测元件的安装示意图；
图3是本发明一实施例提供的预浸料粘度-温度曲线；
图4是本发明一实施例提供的光纤光栅与应变片检测数据不分阶段处理的结果示意图；
图5是本发明一实施例提供的光纤光栅与应变片检测数据分阶段处理的结果示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；
图7是本发明一实施例提供的一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例提供了一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法，该方法包括：
步骤100，获取多个检测元件的测量数据，检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，第一检测元件和第二检测元件分别在同样的固化制度和固化环境下工作；其中，第一检测元件直接埋设于待固化的复合材料内，第二检测元件不与复合材料直接接触；
步骤102，确定每个检测元件的性能参数，性能参数至少包括应变灵敏度系数和热膨胀系数；
步骤104，将复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，第一阶段为复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，第二阶段为复合材料从凝胶点到固化完成的固化过程；
步骤106，针对第一阶段和第二阶段，分别基于第二检测元件的测量数据和性能参数对第一检测元件的测量数据进行修正，以得到复合材料在第一阶段和第二阶段的真实应变。
在该实施例中，通过使用两个检测元件，一个直接埋设于待固化的复合材料内，其测量数据受温度、自身膨胀和复合材料挤压等影响。另一个不与复合材料直接接触，其测量数据仅受温度和自身膨胀影响。两者在同样的固化制度和环境下工作，可以用第二检测元件的测量数据对第一检测元件的测量数据进行修正，得到复合材料的真实应变。另外，由于复合材料在凝胶点前后的状态不同，其对检测元件的影响也不同，因此，通过将固化过程分为第一阶段和第二阶段，对复合材料的应变进行分段修正，可以进一步提高修正结果的准确性。由此可见，本申请可以准确确定复合材料在固化过程中的真实应变。
下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。
首先，针对步骤100，获取多个检测元件的测量数据。
多个检测元件优选两个，记为第一检测元件和第二检测元件。检测元件可以是光纤光栅和应变片。
当检测元件为光纤光栅时，第一检测元件和第二检测元件分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅。第一光纤光栅为一根裸光纤，直接埋设于待固化的复合材料内，第二光纤光栅被包裹在预设的钢套管内，然后再埋设于复合材料内。由于被包裹在钢套管内，因此不会受到复合材料的冲刷和挤压。
当检测元件为应变片时，第一检测元件和第二检测元件分别为第一应变片和第二应变片。第一应变片直接埋设于待固化的复合材料内，第二应变片粘贴在预设的金属板上后与待固化的复合材料一起经历预设的固化制度温度，使其不受复合材料的冲刷和挤压。
还需要说明的是，在复合材料固化时，还需要设置热电偶，用于测量固化过程的实时温度。此外，在固化时，可以将应变片与热电偶连接应变仪，光纤光栅连接光纤光栅解调仪，然后在烘箱内施加真空压力，按预设的固化制度固化，并采集固化过程的实时数据。
然后，针对步骤102，确定每个检测元件的性能参数，具体实现方式为：
将三个相同的检测元件分别放置于同一个烘箱内，其中，1号检测元件直接放置在烘箱内，2号检测元件和3号检测元件分别粘贴于第一金属板和第二金属板上之后放置于烘箱内；第一金属板和第二金属板材质不同；
按照预设的加热制度对烘箱加热，分别获取每个检测元件的测量结果；
基于三个检测元件的测量结果建立方程组，通过求解方程组得到检测元件的应变灵敏度系数和热膨胀系数。
如图2所示，为三个检测元件的安装示意图。第一金属板优选铝板，第二金属板优选钢板，以保证第一金属板和第二金属板的热膨胀系数的差值足够大；
为了方便，可以将三个光纤光栅、三个应变片和是三个热电偶同时放在烘箱内，以同时获得多组数据。当然，也可以每种数据单独测试，本申请不做具体限定。
在一些实施方式中，当检测元件为光纤光栅时，1号检测元件为1号光纤光栅，2号检测元件为2号光纤光栅，3号检测元件为3号光纤光栅。
光纤光栅是一种核心折射率沿光纤轴周期性变化的光栅，当使用光纤光栅作为传感器时，其工作原理可以概括为测量布拉格中心反射峰波长的变化，通过测量由外界因素引起的波长变化，得到被测参数（如应变）的变化量。
光纤光栅的波长与光纤光栅长度周期Λ和纤芯有效折射率n eff 相关，它们的关系为：
(1)
实际应用中，当光纤光栅在温度T和应变ε共同作用下时，反射波长的偏移量可以表示为：
(2)
式中，、/>分别代表光纤光栅的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；Δε代表应变变化量；ΔT代表温度变化量。
基于上述原理，可以确定基于三个光纤光栅的测量结果组建的方程组为：
式中，为光纤光栅的初始波长；/>、/>、/>、/>、/>、/>分别为1号光纤光栅、2号光纤光栅和3号光纤光栅的波长变化量和波长偏移量；/>、/>分别为光纤光栅的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；/>、/>、/>分别为光纤光栅、第一金属板和第二金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
在一些实施方式中，当检测元件为应变片时，1号检测元件为1号应变片，2号检测元件为2号应变片，3号检测元件为3号应变片。
在被测复合材料表面上粘贴应变片，复合材料产生变形时，会带动金属丝随构件一起变形，金属丝电阻的变化与复合材料的应变有统一的线性关系。在温度T和应变ε的共同作用下，应变片电阻值的变化量可以表示为：
(3)
式中，、/>分别为应变片的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数。
基于上述原理，可以确定基于三个应变片的测量结果组建的方程组为：
式中，R为应变片的初始电阻；、/>、/>、/>、/>、/>分别为1号应变片、2号应变片和3号应变片的电阻变化量和电阻偏移量；/>、/>分别为应变片的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；/>、/>、/>分别为应变片、第一金属板和第二金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
再然后，针对步骤104，将复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段。
由于第一检测元件埋设（光纤光栅或应变片）在复合材料内，所以复合材料在固化过程中影响应变变化的因素较多。在树脂粘度较低时，树脂是可以流动的，树脂的流动会给第一检测元件一定的冲击，第一检测元件会有滑动而产生应变。其次，温度也会导致第一检测元件发生热膨胀，复合材料的内应力不能完全体现在第一检测元件的输出上。而当树脂粘度达到一定值时，第一检测元件被限制自由膨胀，此时第一检测元件的应变仅由复合材料变形及检测元件的热输出导致。由此可见，树脂粘度对压缩和松弛行为有很大的影响，因此，在分析复合材料固化变形中测定树脂粘度的变化是很有必要。
如图3所示，为预浸料粘度-温度曲线。从图中可以看出，树脂粘度随温度的变化而变化，在温度到达130℃之前，树脂粘度较低，此时复合材料的粘度不足以限制检测元件膨胀。而当温度到达130℃左右时，树脂粘度突然增大，此时对应树脂的凝胶点（即固化度达到55%以上），即凝胶点后，树脂粘度才足够高，此时复合材料才能限制光纤光栅的自由膨胀。因此，将凝胶点作为应变数据处理的分界点，可以提高数据处理的精度。
在一些实施方式中，当检测元件为光纤光栅时，第一检测元件和第二检测元件分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅；第二光纤光栅被包裹在预设的钢套管内后再埋设于待固化的复合材料内；
在第一阶段和第二阶段，分别通过第一公式和第二公式对第一光纤光栅的测量数据进行修正；
第一公式的表达式为：
第二公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一光纤光栅在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅测量得到的波长变化量；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的初始波长；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的应变灵敏度系数；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的热膨胀系数。
在一些实施方式中，当检测元件为应变片时，第一检测元件和第二检测元件分别为第一应变片和第二应变片，第二应变片粘贴在预设的金属板上后与待固化的复合材料一起经历预设的固化制度温度；
在第一阶段和第二阶段，分别通过第三公式和第四公式对第一应变片的测量数据进行修正；
第三公式的表达式为：
第四公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一应变片在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和分别为第一应变片和第二应变片测量得到的电阻变化量；R为第一应变片和第二应变片的初始电阻；/>为第一应变片和第二应变片的应变灵敏度系数；/>和/>分别为第一应变片和预设的金属板的热膨胀系数。预设的金属板可以是钢板或铝板。
为了进一步证明本申请分段处理方法可以提高计算精度，下面以光纤光栅和应变片为例，分别以不分段的处理方式和分段处理的方式进行了对比，对比结果分别如图4和图5所示。
图4为光纤光栅与应变片检测数据不分阶段处理结果，图5为光纤光栅与应变片检测数据分阶段处理后结果。从图4可以看出，在凝胶点之前，光纤光栅和应变片的处理结果比较接近，但是在凝胶点之后，两者变化趋势差异较大。说明两个都不能准确反应复合材料的真实应变，尤其是应变片，更不能作为主要测量元件来代替光纤光栅。
图5为按本申请中的处理方式处理光纤光栅与应变片原位检测数据结果，通过该处理方式发现，应变片与光纤光栅结果趋于一致，100℃-45℃降温阶段光纤光栅检测应变变化为32.815με，应变片检测应变变化为36.985με，相差12.7%。由此可见，采用本申请方法，不仅可以更加准确地反应复合材料固化过程树脂的固化状态，还可以更准确地计算出复合材料固化残余应变值。
还需要说明的是，当复合材料的结构尺寸较宽和较平缓时，可以选用光纤光栅或应变片中的任意一种测量复合材料的应变。但是当复合材料的结构和成型方式特殊时，如大型复合材料圆筒网格结构，只能采用应变片。原因如下：
由于光纤光栅不抗折，缠绕过程中施加的缠绕张力与构件（复合材料的预浸料）节点处的厚度梯度都会使光纤被折断，所以将光纤光栅埋入复合材料中是难以实现的，而且网格结构肋条处宽度很小，光纤光栅无法检测垂直于纤维方向的应变。而采用应变片可以解决该问题，首先，应变片尺寸较小，可以埋到复合材料中，可以检测垂直于纤维方向的应变；且通过上述分析可知，应变片与光纤光栅具有相同的测量效果。可见，光纤光栅与应变片处理结果的一致性也对大型复合材料圆筒网格结构件固化变形检测提供新的思路。
如图6、图7所示，本发明实施例提供了一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图6所示，为本发明实施例提供的一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图6所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图7所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。
本实施例提供的一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置，包括：
获取单元700，用于获取多个检测元件的测量数据，检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，第一检测元件和第二检测元件分别在同样的固化制度和固化环境下工作；其中，第一检测元件直接埋设于待固化的复合材料内，第二检测元件不与复合材料直接接触；
确定单元702，用于确定每个检测元件的性能参数，性能参数至少包括应变灵敏度系数和热膨胀系数；
分段单元704，用于将复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，第一阶段为复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，第二阶段为复合材料从凝胶点到固化完成的固化过程；
修正单元706，用于针对第一阶段和第二阶段，分别基于第二检测元件的测量数据和性能参数对第一检测元件的测量数据进行修正，以得到复合材料在第一阶段和第二阶段的真实应变。
在一些实施方式中，检测元件为光纤光栅或应变片。
在一些实施方式中，检测元件的性能参数均是通过如下方式确定的：
将三个相同的检测元件分别放置于同一个烘箱内，其中，1号检测元件直接放置在烘箱内，2号检测元件和3号检测元件分别粘贴于第一金属板和第二金属板上之后放置于烘箱内；第一金属板和第二金属板材质不同；
按照预设的加热制度对烘箱加热，分别获取每个检测元件的测量结果；
基于三个检测元件的测量结果建立方程组，通过求解方程组得到检测元件的应变灵敏度系数和热膨胀系数。
在一些实施方式中，当检测元件为光纤光栅时，1号检测元件为1号光纤光栅，2号检测元件为2号光纤光栅，3号检测元件为3号光纤光栅，方程组为：
式中，为光纤光栅的初始波长；/>、/>、/>、/>、/>、/>分别为1号光纤光栅、2号光纤光栅和3号光纤光栅的波长变化量和波长偏移量；/>、/>分别为光纤光栅的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；/>、/>、/>分别为光纤光栅、第一金属板和第二金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
在一些实施方式中，当检测元件为应变片时，1号检测元件为1号应变片，2号检测元件为2号应变片，3号检测元件为3号应变片，方程组为：
式中，R为应变片的初始电阻；、/>、/>、/>、/>、/>分别为1号应变片、2号应变片和3号应变片的电阻变化量和电阻偏移量；/>、/>分别为应变片的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；/>、/>、/>分别为应变片、第一金属板和第二金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
在一些实施方式中，当检测元件为光纤光栅时，第一检测元件和第二检测元件分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅；第二光纤光栅被包裹在预设的钢套管内后再埋设于待固化的复合材料内；
在第一阶段和第二阶段，分别通过第一公式和第二公式对第一光纤光栅的测量数据进行修正；
第一公式的表达式为：
第二公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一光纤光栅在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅测量得到的波长变化量；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的初始波长；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的应变灵敏度系数；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的热膨胀系数。
在一些实施方式中，当检测元件为应变片时，第一检测元件和第二检测元件分别为第一应变片和第二应变片，第二应变片粘贴在预设的金属板上后与待固化的复合材料一起经历预设的固化制度温度；
在第一阶段和第二阶段，分别通过第三公式和第四公式对第一应变片的测量数据进行修正；
第三公式的表达式为：
第四公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一应变片在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和分别为第一应变片和第二应变片测量得到的电阻变化量；R为第一应变片和第二应变片的初始电阻；/>为第一应变片和第二应变片的应变灵敏度系数；/>和/>分别为第一应变片和预设的金属板的热膨胀系数。
在一些实施方式中，第一金属板为铝板，和/或，第二金属板为钢板。
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。
上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法。
具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机（或CPU或MPU）读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘（如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW）、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种复合材料固化成型原位检测的数据处理方法，其特征在于，包括：
获取多个检测元件的测量数据，所述检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别在同样的固化制度和固化环境下工作；其中，所述第一检测元件直接埋设于待固化的复合材料内，所述第二检测元件不与所述复合材料直接接触；
确定每个所述检测元件的性能参数，所述性能参数至少包括应变灵敏度系数和热膨胀系数；
将所述复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为所述复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，所述第二阶段为所述复合材料从所述凝胶点到固化完成的固化过程；
针对所述第一阶段和所述第二阶段，分别基于所述第二检测元件的测量数据和所述性能参数对所述第一检测元件的测量数据进行修正，以得到所述复合材料在所述第一阶段和所述第二阶段的真实应变；
所述检测元件为光纤光栅或应变片；
当所述检测元件为光纤光栅时，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅；所述第二光纤光栅被包裹在预设的钢套管内后再埋设于待固化的复合材料内；
在所述第一阶段和所述第二阶段，分别通过第一公式和第二公式对所述第一光纤光栅的测量数据进行修正；
所述第一公式的表达式为：
所述第二公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一光纤光栅在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和/>分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅测量得到的波长变化量；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的初始波长；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的应变灵敏度系数；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的热膨胀系数；
当所述检测元件为应变片时，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别为第一应变片和第二应变片，所述第二应变片粘贴在预设的金属板上后与待固化的复合材料一起经历预设的固化制度温度；
在所述第一阶段和所述第二阶段，分别通过第三公式和第四公式对所述第一应变片的测量数据进行修正；
所述第三公式的表达式为：
所述第四公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一应变片在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和/>分别为第一应变片和第二应变片测量得到的电阻变化量；R为第一应变片和第二应变片的初始电阻；/>为第一应变片和第二应变片的应变灵敏度系数；/>和/>分别为第一应变片和预设的金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测元件的性能参数均是通过如下方式确定的：
将三个相同的检测元件分别放置于同一个烘箱内，其中，1号检测元件直接放置在所述烘箱内，2号检测元件和3号检测元件分别粘贴于第一金属板和第二金属板上之后放置于所述烘箱内；所述第一金属板和所述第二金属板材质不同；
按照预设的加热制度对所述烘箱加热，分别获取每个所述检测元件的测量结果；
基于三个所述检测元件的测量结果建立方程组，通过求解所述方程组得到所述检测元件的应变灵敏度系数和热膨胀系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述检测元件为光纤光栅时，所述1号检测元件为1号光纤光栅，所述2号检测元件为2号光纤光栅，所述3号检测元件为3号光纤光栅，所述方程组为：
式中，为光纤光栅的初始波长；/>、/>、/>、/>、/>、/>分别为1号光纤光栅、2号光纤光栅和3号光纤光栅的波长变化量和波长偏移量；/>、/>分别为光纤光栅的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；/>、/>、/>分别为光纤光栅、所述第一金属板和所述第二金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述检测元件为应变片时，所述1号检测元件为1号应变片，所述2号检测元件为2号应变片，所述3号检测元件为3号应变片，所述方程组为：
式中，R为应变片的初始电阻；、/>、/>、/>、/>、/>分别为1号应变片、2号应变片和3号应变片的电阻变化量和电阻偏移量；/>、/>分别为应变片的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数；/>、/>、/>分别为应变片、所述第一金属板和所述第二金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一金属板为铝板，和/或，所述第二金属板为钢板。
6.一种复合材料固化成型原位检测的数据处理装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取多个检测元件的测量数据，所述检测元件至少包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别在同样的固化制度和固化环境下工作；其中，所述第一检测元件直接埋设于待固化的复合材料内，所述第二检测元件不与所述复合材料直接接触；
确定单元，用于确定每个所述检测元件的性能参数，所述性能参数至少包括应变灵敏度系数和热膨胀系数；
分段单元，用于将所述复合材料的固化过程分为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为所述复合材料从开始固化到其凝胶点的固化过程，所述第二阶段为所述复合材料从所述凝胶点到固化完成的固化过程；
修正单元，用于针对所述第一阶段和所述第二阶段，分别基于所述第二检测元件的测量数据和所述性能参数对所述第一检测元件的测量数据进行修正，以得到所述复合材料在所述第一阶段和所述第二阶段的真实应变；
所述检测元件为光纤光栅或应变片；
当所述检测元件为光纤光栅时，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅；所述第二光纤光栅被包裹在预设的钢套管内后再埋设于待固化的复合材料内；
在所述第一阶段和所述第二阶段，分别通过第一公式和第二公式对所述第一光纤光栅的测量数据进行修正；
所述第一公式的表达式为：
所述第二公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一光纤光栅在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和/>分别为第一光纤光栅和第二光纤光栅测量得到的波长变化量；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的初始波长；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的应变灵敏度系数；/>为第一光纤光栅和第二光纤光栅的热膨胀系数；
当所述检测元件为应变片时，所述第一检测元件和所述第二检测元件分别为第一应变片和第二应变片，所述第二应变片粘贴在预设的金属板上后与待固化的复合材料一起经历预设的固化制度温度；
在所述第一阶段和所述第二阶段，分别通过第三公式和第四公式对所述第一应变片的测量数据进行修正；
所述第三公式的表达式为：
所述第四公式的表达式为：
式中，和/>分别为第一应变片在第一阶段和第二阶段的真实应变；/>和/>分别为第一应变片和第二应变片测量得到的电阻变化量；R为第一应变片和第二应变片的初始电阻；/>为第一应变片和第二应变片的应变灵敏度系数；/>和/>分别为第一应变片和预设的金属板的热膨胀系数；/>为烘箱的温度变化量。
7.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
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