发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于制造复合结构部件的方法以及如此得到的复合结构部件，通过在组件中并入用于预警风险的装置，引起对负荷的抵抗，能允许避免破裂风险。

根据本发明，根据本发明的用于预警由复合材料制成的结构部件在受力时破裂或变形风险的方法，其中，所述部件由纤维增强的热塑性或热固性基质组成，特征在于包含：

-将所述纤维布置成通过将(无论是否浸渍树脂的)纤维缠绕到支柱(studs)或类似物上而得到的网状结构，以便在支柱之间拉伸纤维以形成在节点中连接或相交的条，其中所述条被定向成承受拉应力或压应力，

-配置所述网孔的至少一个条和/或在所述部件中并入从所述网孔的附加节点和/或一个或多个节点创建的至少一个附加条，其位置和抗破裂性确定成:一方面，在其位置处，其破裂不会损害使用所述网孔以及因此使用所述部件的完整性；另一方面，所述抗破裂性校准为其值高于允许在使用所述部件时耐受最佳应力的值，而小于所述部件的最大应力的值，

-关联所述至少一个条，在所述部件内部，传感器装置设计成能检测其破裂，

-关联所述传感器装置，装置用于在所述部件外部传送有关破裂的信号。

因此，本发明利用网状结构的特性来在其内部产生在主网孔的节点之间延伸的次网孔，并且次网孔的至少一个条专门用于测量。

根据本发明的方法的另一特征，该至少一个附加条的强度通过以下得以校准：通过相对于其它条的截面减小其截面，或通过使用比其它条使用的抵抗小的材料，或通过在所述条上创造能够引起过大应力的形状突变(accident)，或通过附加节点尺寸过小。

根据本发明的方法的另一附加特征，第二传感器装置并入到网状结构中，该第二传感器装置用于检测与所述结构的组件关联的所述组件之一的破裂。

在重要应力作用下，除了专门用于检测的次网状结构之外，主网状结构恶化也可能在复合部件或包括所述部件的物体的表现中是不可检测或不可见的，因此，第二传感器装置旨在以预警为目标以便快速做出决策。

本发明还涉及一种由复合材料制成的结构部件，包括用于在受到力时预警破裂或变形风险的系统，所述部件由纤维增强的热塑性或热固性基质组成的复合材料制成，其特征在于，所述纤维布置成通过将(无论是否浸渍树脂的)纤维缠绕到支柱或类似物上而得到的网状结构，以便使纤维在支柱之间进展(progress)以形成在节点处连接或相交的条，其中所述条被定向成承受拉应力或压应力，所述复合部件进一步包括从所述网孔的附加节点和/或一个或多个节点创建的至少一个条，其位置以及抗破裂性确定成使得，一方面，所述抗破裂性校准为小于所述部件必须具有的抗破裂性而高于在所述部件使用时使其耐受最佳应力的抗破裂性；另一方面，其破裂不会损害运行中所述部件的完整性；其特征在于，所述至少一个条与设计成能够检测其破裂的传感器装置相关联；以及，其特征在于，所述传感器装置与用于传送有关破裂的信号的装置相关联。

因此，专门用于测量的该至少一个条的破裂构成对部件的第一个可见损伤，部件在正常运行中保持其完整性。

当部件受到应力时，专门用于测量的条的观察到的破裂相较于标称载荷是过载的迹象。超过该预警阈值可触发预警或维护措施。

传感器装置可为不同形式的，即，非限制性地：

-布置在专用于测量的条中的、与该条同时破裂的电导线或光纤，

-用于测量例如由线圈或导线组成的条的伸长引起的应变的测量仪器，所述导线在变形期间的长度变化直接影响导线的强度，

-或任何允许测量变形或应力的其他系统。

应注意，网孔包含树脂可允许将传感器放置在专用于测量的条附近，因为，由于构成刚性可忽略不计的基质的树脂位于构成网孔的这一复合材料之前，专用于测量的条附近的局部变形在树脂中的与条的相似。

用于传送信号的装置可以不同方式实现，即，非限制性地：

-通过有线连接到传感器，穿过基质，

-通过无线链接，通过直接嵌入基质中或印刷在基质上的通信电子设备，

-通过光传输装置，使用透明基质，

-或通过将RFID天线用作传感器，该RFID天线可通过能够检测其破裂或变形的有源信号源(active source)来远程询问。

本发明还涉及一种用于预警由复合材料制成的结构部件在受力时破裂或变形风险的方法的变型，所述部件由纤维增强的热塑性或热固性基质组成，工艺的特征在于包含：

-将所述纤维布置成通过将(无论是否浸渍树脂的)纤维缠绕到支柱或类似物上而得到的网状结构，以便在支柱之间拉伸纤维以形成在节点中连接的条，其中所述条被定向成承受拉应力或压应力，

-通过所述网孔的至少一个条和/或从所述网孔的附加节点和/或一个或多个节点创建的至少一个附加条来设计所述部件的至少一部分，其位置和抗破裂性确定成:一方面，在其位置处，当部件承受达到或超过标称力的力时，其受到使其破裂的力，其破裂不会损害所述网孔以及由此的所述部件在使用中的完整性；另一方面，所述抗破裂性校准为其值高于允许在使用所述部件时耐受最佳应力的值，而小于所述部件的最大应力的值，还在于所述部件的所述部分包含外部可辨识的部分，其设计成在所述至少一个条破裂时能够受到变形。

因此，根据该变型，产生了具有网状结构的类型的复合部件，该复合部件旨在承受应力，并且包括也承受所述应力的一部分，这一部分的网状结构的抗破裂性小于网孔其余部分的抗破裂性，但高于复合部件的所需强度而低于复合部件的最大强度。此外，复合部件的这一部分是可辨识的，其结构的破裂会产生外部可见的改变，例如变形。

因此，包括专门用于测量的该至少一个条的部分的变形构成对部件的第一可见损伤，部件在正常操作中保持其完整性。

因此可能在复合部件破裂风险之前检测它已经受到高于标称力的力。

当部件受到应力时，专门用于测量的条的观察到的破裂相较于标称载荷是过载的迹象。超过该预警阈值可触发预防措施或维护措施。

本发明还涉及一种由复合材料制成的结构部件，包括用于在受到力时预警破裂或变形风险的装置，所述部件由纤维增强的热塑性或热固性基质组成的复合材料制成，其特征在于，所述纤维布置成通过将(无论是否浸渍树脂的)纤维缠绕到支柱或类似物上而得到的网状结构，以便拉伸支柱之间的纤维以形成在节点中连接的条，其中所述条被定向成承受拉应力或压应力，

在于所述部件包括至少一个部分，该至少一个部分并入有所述网孔的至少一个条和/或从附加节点和/或从所述网孔的一个或多个节点创建的至少一个附加条，称之为测量条，其位置和抗破裂性确定成使得:一方面，在其位置处，当部件承受达到或超过标称力的力时，其受到使其破裂的力，并且其破裂不会损害所述网孔以及由此的所述部件在使用中的完整性；另一方面，所述抗破裂性校准为其值高于允许在使用所述部件时耐受最佳应力的值，而小于所述部件的最大应力的值，

还在于所述部件包含外部可辨识的部分，其设计成一旦所述至少一个条破裂能够受到变形。

专用于测量的条可通过不同的方式获得较低的抗断裂性，例如，非限制性地，相较于网孔的另一个条而言具有减小的横截面，脆化区域，从而为该条提供初始形状以通过使缠绕经过特定转接点来减小其抗屈曲性，例如，在该条中并入中间线圈，该中间线圈的强度有限，从而施加在该条上的确定力超过其会破裂。

根据具体实施例，测量条包括拉伸的纤维和较松散的纤维，较松散的纤维能够使部件在所述拉伸的纤维断裂之后能增加运动。

根据本发明的由复合材料制成的部件的具体实施例，所述部件的用于识别断裂的部分包括由具有高模量和低断裂伸长率的增强纤维制成的主网状结构，所述主结构与次结构相关联，无论是否与所述主结构同时存在并且由具有比所述主结构的纤维更低的模量，更高的断裂伸长率和/或更高的拉应力的增强纤维制成。

主结构在由部件尺寸确定的力作用下的破裂导致力路径转移到次结构。力路径的这种变化导致整体刚度的变化，可检测的伸长率和/或可见的裂纹，允许检测出部件遭受的损坏。

有利地，次结构相较于主结构能在断裂之前耐受更大的最终载荷，从而即使受到损坏也可确保部件的正确运作。

因此，例如，在由HM(高模量)碳纤维制成的网状结构中，所谓的测量条或条衬有(HR)(高强度)碳纤维，从而在HM纤维断裂后得到刚度的降低，使用具有比HM纤维更高的断裂伸长率和更高允许值的HR纤维，最终的最高力大于第一断裂力。

应注意，衬(lining)也可以用S型玻璃纤维实施。