本发明属于智能复合材料领域，具体涉及一种智能传感复合材料的固化成型模具、系统及方法。
背景技术：
1、随着复合材料在航空航天等先进领域的广泛应用，目前对复合材料的要求已逐渐从结构-功能一体化转变为结构-智能-功能一体化，实现复合材料的智能化应用对复合材料发展来说颇为重要。一般情况下，智能传感复合材料通常采用三种制备方式：(1)将传感材料内置于纤维织物中，对其整体进行手糊或树脂浸渍；(2)将传感材料内置于纤维织物中，对织物进行真空导入成型；(3)将传感材料集成于预浸料中进行铺层固化成型。
2、采用手糊或树脂浸渍工艺，其优点在于操作方便快速，但其固化成型的产品一般具有较低的纤维体积含量且材料内部孔隙较多，导致其产品力学性能一般远远低于常用的树脂传递模塑(rtm)等固化工艺成型的产品，但是传统的rtm固化工艺亦无法实现智能传感材料两端电极的正常信号输出。此外，该工艺制备试样件受人工操作影响严重，不同批次试样件性能的离散性较大。
3、真空导入成型工艺与手糊或树脂浸渍工艺相比，提高了其试样件物理机械性能。然而，由于真空袋是柔性薄膜，该工艺不能直接控制试样件的厚度和纤维体积含量。
4、采用预浸料进行铺层固化成型工艺，预浸料铺层材料一般通过热压固化成型，虽然是一种简单且高效的成型方式，但是这种方法仅限于成型二维铺层复合材料，对于三维机织等先进结构复合材料的成型不具有可实施性。此外，热压过程中裸漏在高温环境中的智能传感电极也极易受损。
5、因此，研究一种智能传感复合材料的固化成型模具、系统及方法是保证复合材料能在各个工况下成功智能化应用的关键。
技术实现思路
1、本发明的目的之一在于提供一种智能传感复合材料的固化成型模具。该模具具有良好的气密性和灵活性，适用于固化具有不同直传感电极的智能复合材料，并能够保证材料电极不受外界影响，输出有效信号；同时能够精确控制试样件厚度，保证试样件具有足够且稳定的力学性能；同时该模具具有较强的制造灵活性，并且能够长期重复利用，具有较长的使用寿命。
2、本发明的目的之二在于提供一种智能传感复合材料的固化成型系统。该系统具有良好的气密性，是一种吸出空气的闭模系统，该系统能够使试样件充分浸渍树脂；减少材料空隙含量，极大地提高复合材料的纤维体积含量，增强试样件的物理机械性能。且固化成型系统灵活可控，能够有效降低不同批次试样件性能的离散性。
3、本发明的目的之三在于提供一种智能传感复合材料的固化成型方法。该方法能够保障智能传感复合材料电极输出信号的有效性和最终固化成型产品力学性能的质量和稳定性。
4、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
5、一种智能传感复合材料的固化成型模具，所述模具包括顶板、上中框、下中框、底板、密封胶圈和中空毛细胶管；顶板、上中框、下中框及底板由上至下叠放设置并可拆卸固定连接，顶板上开设有进胶孔和出胶孔；上中框和下中框的相对应位置分别开设有织物放置槽，上中框的织物放置槽外缘设置有密封槽，密封槽内放置有密封胶圈，进胶孔和出胶孔与织物放置槽相对应，上中框下表面和下中框上表面分别开设有与各自的织物放置槽相通的多对传感电极出入口，多对传感电极出入口相对于各自的织物放置槽对称设置。
6、进一步的是，顶板上靠近左端开设有顶板拆卸孔一和顶板拆卸孔二，上中框上靠近左端开设有上中框拆卸孔一和上中框拆卸孔二，上中框拆卸孔一和上中框拆卸孔二分别与顶板拆卸孔一和顶板拆卸孔二一一相对应；下中框上靠近右端开设有下中框拆卸孔一和下中框拆卸孔二，底板上靠近右端开设有底板拆卸孔一和底板拆卸孔二，底板拆卸孔一和底板拆卸孔二分别与下中框拆卸孔一和下中框拆卸孔二一一相对应。
7、进一步的是，顶板右端开设有顶板螺纹孔，底板左端开设有底板螺纹孔，顶板螺纹孔和底板螺纹孔内分别旋紧连接有螺栓二；上中框右端开设有上中框螺纹孔，下中框左端开设有下中框螺纹孔，上中框螺纹孔和下中框螺纹孔内分别旋紧连接有螺栓一。
8、一种智能传感复合材料的固化成型系统，所述系统包括注胶装置、固化成型模具、树脂收集系统及真空控制系统；注胶管一端置于注胶装置内部，注胶管另一端与真空导流接头一一端连接，真空导流接头一另一端与固化成型模具的进胶孔连接；出胶管一端置于树脂收集系统内部，出胶管另一端与真空导流接头二一端连接，真空导流接头二另一端与固化成型模具的出胶孔连接；真空抽气管一端与真空控制系统连通，真空抽气管另一端与树脂收集系统连通。
9、一种智能传感复合材料的固化成型方法，所述方法是利用固化成型系统实现的，所述方法包括以下步骤：
10、步骤一：准备具有多对传感电极的三维机织智能纺织预制件，所述预制件尺寸与织物放置槽尺寸一致，将预制件放入干燥箱内烘干，烘干温度为50℃-60℃，烘干时间为3-5h；
11、步骤二：用酒精对固化成型模具各个表面擦拭清理并晾干；
12、步骤三：对底板上表面，上中框及下中框的各个表面多次均匀涂覆脱模剂，等待脱模剂成膜；
13、步骤四：脱模剂成膜后，将底板放置于最底层，下中框放置于底板上层，将烘干后的预制件放入下中框的织物放置槽内，并将裸露在外的多对传感电极表面涂覆pu涂层后从中空毛细胶管中穿出；
14、步骤五：将上中框放置于下中框上层，使预制件与上中框的织物放置槽相匹配；
15、步骤六：将密封胶圈随型放入密封槽中；
16、步骤七：将顶板放置于上中框上层，并将顶板、上中框、下中框及底板通过多个螺栓三和螺母一紧固连接在一起；
17、步骤八：将螺栓二分别旋紧在顶板的顶板螺纹孔和底板的底板螺纹孔内；将螺栓一分别旋紧在上中框的上中框螺纹孔和下中框的下中框螺纹孔内；
18、步骤九：将固化成型模具与固化成型系统进行装配，装配好后将固化成型模具移入烘箱内固化成型；
19、步骤十：等步骤九中的固化时间结束后关闭烘箱，将固化成型模具放置冷却至室温后再移出烘干箱外拆模，得到智能传感复合材料。
20、进一步的是，步骤九的具体步骤如下：
21、步骤九一：将注胶管一端置于注胶装置中的树脂固化剂内部，注胶管另一端与真空导流接头一一端连接，真空导流接头一另一端与固化成型模具的进胶孔连接；将出胶管一端置于树脂收集系统内部，出胶管另一端与真空导流接头二一端连接，真空导流接头二另一端与固化成型模具的出胶孔连接；
22、步骤九二：将传感电极外侧与传感电极出入口及中空毛细胶管端部之间采用高温密封黑胶紧密贴合，防止漏气；
23、步骤九三：将真空抽气管两端分别与树脂收集系统和真空控制系统连接；
24、步骤九四：打开真空控制系统，并设置真空气压及流速，真空气压为0.07-0.1mpa，对预制件进行树脂固化剂的真空导入；
25、步骤九五：待出胶管中不规则小气泡消失，出现均匀稳定的气泡时停止树脂固化剂的真空导入工作，用止气阀夹住注胶管和出胶管，再将注胶管和出胶管拔出，然后两端用高温密封黑胶堵住；
26、步骤九六：将固化成型模具放入烘箱内进行固化。
27、进一步的是，步骤九四中，树脂固化剂以重量份计，由100份环氧树脂和85份固化剂组成；将环氧树脂和固化剂搅拌混合均匀，并在脱泡仪器中进行脱泡后形成所使用的树脂固化剂。
28、进一步的是，步骤九六中，固化温度和时间为：90℃固化2h，110℃固化1h，135℃固化6h。
29、进一步的是，步骤十中，拆模具体过程是：
30、将螺栓三分别旋钮进顶板拆卸孔一和顶板拆卸孔二中，随着旋钮的进行，螺栓三穿过上中框拆卸孔一和上中框拆卸孔二，同时，将螺栓三分别旋钮进底板拆卸孔一和底板拆卸孔二中，随着旋钮的进行，螺栓三穿过下中框拆卸孔一和下中框拆卸孔二，通过螺栓三分别与上中框和下中框表面接触挤压，使上中框与下中框分离，得到智能传感复合材料。
31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
32、(1)本发明提供了一种智能传感复合材料的固化成型模具，该模具适用于同时固化具有不同直传感电极的智能复合材料，保证智能复合材料电极不受外界影响，输出有效信号；能够精确控制试样件(即智能复合材料)厚度保证试样件具有足够且稳定的力学性能；同时该模具具有较强的制造灵活性，能够长期重复利用，具有较长的使用寿命。
33、(2)本发明提供了一种智能传感复合材料的固化成型系统，该系统具有良好的气密性，是一种吸出空气的闭模系统，能够使试样件充分浸渍树脂，减少材料空隙含量，极大地提高复合材料的纤维体积含量，增强试样件的物理机械性能。该固化成型系统灵活可控，能够有效降低不同批次试样件性能的离散性(由于该固化成型系统在固化时织物厚度、真空气压、气密性等参数值可以固定，保证每次固化的这些参数一致，可以有效降低不同批次试样件厚度、表面平整度及其力学性能之间的误差)。
34、(3)本发明提供了一种智能传感复合材料的固化成型方法，本发明的固化成型方法将传统真空导入和rtm成型工艺的优点相结合，具有真空导入成型工艺简单、操作方便的优点，同时具备rtm成型工艺直接控制试样件的纤维体积含量，能保证最终试样的力学性能的有效性和稳定性。此外，该方法合模和拆模过程简单易操作，不容易出现拆模导致的产品边缘损伤问题。