基于纳米传感器的压力容器及动力设备全寿命健康管理系统研发与应用
发布单位
沈阳航空航天大学
所属领域
新材料
金属材料
金属及金属基复合新材料制备技术
成果描述
项目开展了可与复合材料压力容器一体化成型的高灵敏度碳纳米传感器制备技术研究，获得多模式损伤演化过程的静/动态力学行为及应变状态，构建传感器残余电阻与压力容器损伤的量化关系，建立复合材料压力容器的压力、应变与多系列碳纳米传感器网络之间的电阻关系函数。利用传感器阵列监测压力循环过程应变-压力变化曲线，得出压力容器的循环周期-应变-压力关系S-N曲线，对压力容器剩余强度进行评估，实现复合材料压力容器全寿命健康监测与预评价，提高重要复合材料压力容器装备服役安全可靠性及维修可预知性，为复合材料压力容器全寿命安全监测与健康性评价提供一种新型有效的技术方法。
创新概况
为解决特种部件复合材料压力容器在使用过程中，长期高压服役条件下性能退化与损伤问题，研究团队开发了可与复合材料一体化成型的新型高灵敏度、宽监测区间的碳纳米传感器，构建传感器残余电阻变化与压力容器损伤的量化关系，从而定量表征压力容器压力及结构损伤的变化，为其结构及工艺设计提供依据，并为复合材料压力容器全寿命健康监测和评价提供一种全新的技术方法。
项目投入及市场预测
该技术可实现对设备进行状态监测、故障诊断、剩余寿命预测、部件寿命跟踪、性能降级趋势分析和维修计划预制定等功能，最终为设备的健康运行保驾护航，极大地提高复合材料结构的安全性和可靠性，降低维护成本，并为后续型号产业化方案设计和优化运维提供参考依据。该成果主要定位于在舰船、危化品运输车辆、航空航天等无法拆卸的复合材料压力容器及关键动力设备监测与健康管理领域，应用场景的复合材料压力容器及关键动力设备均需要实时在线监测与健康评估系统。舰船及潜艇上所使用的压力容器数量非常的庞大，而该类工况特点是：压力容器不易拆卸；执行任务时间较长，回港口修整时间不能固定；无论海上还是河上船只和潜艇，工作环境都较差，压力容器极易受到腐蚀。因此市场前景巨大可期，如转化后，将预期实现不低于4000万的市场效益。
转化合作情况
现未转化
转让方式
该成果拟通过许可方式转化至压力容器结构健康监测相关企业