一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法及设备技术

本申请公开了一种胶接结构材料的检测方法，包括：利用激光层裂装置和平面拉伸装置对同类型的多个标准胶接结构试样分别进行激光层裂法测试和平面拉伸测试，获取同一标准胶接结构试样的激光能量阈值和界面结合强度；将各个所述激光能量阈值和对应的所述界面结合强度进行拟合，获取结合强度‑能量阈值的函数关系曲线；利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测。本申请通过获取结合强度‑能量阈值的函数关系曲线，并利用结合强度‑能量阈值的函数关系曲线对目标胶接结构材料进行检测，该方法准确性高、灵活性好，不需制备特定的检测试样，提高效率，减少检测周期。本申请同时还提供了胶接结构材料的检测设备，具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法及设备
本申请涉及结合强度检测
，特别涉及一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法、复合材料胶接界面结合强度的检测设备。
技术介绍
随着科技的发展，纤维增强聚合物复合材料因其具有强度高、质量轻的特点，已广泛被人们所应用。与各向同性的金属材料相比，各向异性的复合材料经过机械加工后会受到严重损伤和弱化，同时由于工艺及使用环境的限制，在某些部件中复合材料还难以完全取代金属材料，因此经常会采用复合材料与复合材料胶接或复合材料与金属胶接的连接方式代替机械连接，避免机械连接中因复合材料开孔造成的应力集中而使结构的承载性降低。复合材料胶接连接作为一种连接效率高，可以阻止裂纹扩展，不需要连接件，无钻孔引起的应力集中，同时又能均匀传递应力，可以使复合材料发挥其最大连接性能，已成为复合材料在应用中的最主要连接方式。一般情况下材料胶接面是胶接结构强度最薄弱的部位，因此其界面的结合强度是表征复合材料胶接结构强度的重要依据。胶接的界面结合质量往往受制造工艺、生产环境等多种因素的影响，会产生粘接强度不够或不均匀，甚至发生脱粘等情况，使材料服役寿命减少，甚至引发事故，所以胶接界面结合强度已成为人们关注的焦点问题。目前复合材料胶接界面结合强度的判定方法有很多，根据其受力模式的不同，可分为双悬臂梁测试、三点弯曲试验、四点弯曲试验、断裂韧性端边切口试验、复合材料混合型断裂韧性试验等。但这些检测技术都需要制作特定的检测试样，无法实现在线检测。相关技术根据冲击波压力时空特性及待测复合材料的力学性能参数，采用数值模拟的方法得到激光冲击波在该待测复合材料内的衰减及反射规律，然后根据待测复合材料的粘接位置及粘接力指标选择激光脉宽及能量的阈值后，采用激光层裂法对复合材料粘接力进行在线检测。该方法虽提出了一种复合材料粘接力在线检测方法，但该方法需要得到精确的冲击波压力时空特性及待测复合材料的力学性能参数，并对数值模拟设置精确的初始条件、边界条件后才能对光冲击波的衰减及反射规律进行准确的模拟，对于一些特殊材料或新材料并没有现成的力学特性参数，还需要进行实验后才能获得，导致工作量较大，需要制备特定几何形状及尺寸的试样，导致测量周期长。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法和复合材料界面结合强度的检测设备，能够简单、准确、快速进行检测。其具体方案如下：本申请公开了一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法，包括：利用激光层裂装置和平面拉伸装置对同类型的多个复合材料胶接结构试样分别进行激光层裂法测试和平面拉伸测试，获取同一复合材料胶接结构试样的激光能量阈值和界面结合强度；将各个所述激光能量阈值和对应的所述界面结合强度进行拟合，获取结合强度-能量阈值的函数关系曲线；利用所述函数关系曲线进行目标复合材料胶接结构的检测。可选的，利用所述函数关系曲线进行目标复合材料胶接结构的检测，包括：利用所述激光层裂法测量所述目标复合材料胶接结构的目标激光能量阈值；根据所述目标激光能量阈值利用所述函数关系曲线确定所述目标复合材料胶接结构的目标界面结合强度。可选的，利用所述函数关系曲线进行目标复合材料胶接结构的检测，包括：根据预设界面结合强度利用所述函数关系曲线确定对应的目标激光能量阈值；根据所述目标激光能量阈值利用激光器对所述目标复合材料胶接结构进行测试，获取冲击波信号；根据所述冲击波信号与基准冲击波信号，对所述目标复合材料胶接结构进行排查。可选的，根据所述冲击波信号与基准冲击波信号，对所述目标复合材料胶接结构进行排查，包括：根据所述冲击波信号与基准冲击波信号判断是否发生层裂；若发生层裂，则所述目标复合材料胶接结构是不合格产品。可选的，当所述激光层裂装置中的超声探头获取的是自由面的冲击波信号时，所述激光层裂法测试包括：根据所述激光层裂法利用激光器按照各个预设能量发射的激光对所述标准胶接结构试样进行测试，获取各个冲击波信号；比较各个所述冲击波信号的第一波峰个数与所述标准冲击波信号的第二波峰个数；若所述第一波峰个数大于所述第二波峰个数，则得到各个初始能量阈值；对预设数目的所述初始能量阈值进行平均值计算，得到能量阈值。可选的，当所述激光层裂装置中的超声探头获取的是激光照射面的冲击波信号时，所述激光层裂法测试包括：根据所述激光层裂法利用激光器按照各个预设能量发射的激光对所述标准复合材料胶接结构试样进行测试，获取各个冲击波信号；比较各个所述冲击波信号与所述标准冲击波信号；若所述冲击波信号的波峰密度大于所述标准冲击波信号的波峰密度，或，所述标准复合材料胶接结构试样的接合面处的反射信号大于所述标准冲击波信号的接合面处的反射信号且所述标准复合材料胶接结构试样的自由面处的反射信号小于所述标准冲击波信号的自由面处的反射信号，得到各个初始能量阈值；对预设数目的所述初始能量阈值进行平均值计算，得到能量阈值。本申请提供给一种胶接结构材料界面结合强度的检测设备，包括：激光层裂装置，用于进行激光层裂法测试；平面拉伸装置，用于进行平面拉伸测试；计算机设备，用于获取同类型的多个标准复合材料胶接结构试样的同一标准复合材料胶接结构试样的激光能量阈值和界面结合强度；根据各个所述激光能量阈值和对应的所述界面结合强度进行拟合，获取结合强度-能量阈值的函数关系曲线；利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测。可选的，所述激光层裂装置包括：激光器、反光镜、聚焦透镜、约束层、待检产品、能量吸收层、超声耦合剂、超声探头、超声收发仪、示波器；其中，所述激光器按照预设能量发射的激光入射到所述反光镜，经所述反光镜反射至所述聚焦透镜，再经所述聚焦透镜汇聚并依次传播至所述约束层、所述能量吸收层，形成第一冲击波；所述第一冲击波在所述待检产品内传播；当所述第一冲击波传播至所述待检产品的自由表面时被所述自由表面反射，获取第二冲击波；利用所述超声探头通过所述超声耦合剂对所述第二冲击波对应的冲击波信号进行采集，所述超声收发仪获取各个所述冲击波信号；并在所述示波器上进行显示。可选的，所述激光器是铷玻璃激光器。可选的，所述示波器是双通道示波器。本申请提供一种胶接结构材料的检测方法，包括：利用激光层裂装置和平面拉伸装置对同类型的多个标准复合材料胶接结构试样分别进行激光层裂法测试和平面拉伸测试，获取同一标准复合材料胶接结构试样的激光能量阈值和界面结合强度；将各个所述激光能量阈值和对应的所述界面结合强度进行拟合，获取结合强度-能量阈值的函数关系曲线；利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测。可见，本申请通过获取结合强度-能量阈值的函数关系曲线，并利用结合强度-能量阈值的函数关系曲线对目标胶接结构材料进行检测，该方法简单、准确性高、灵活性好，不需制备特定的检测试样，提高效率，减少检测周期。本申请同时还提供了一种胶接结构材料的检测设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶接结构材料的检测方法，其特征在于，包括：利用激光层裂装置和平面拉伸装置对同类型的多个标准复合材料胶接结构试样分别进行激光层裂法测试和平面拉伸测试，获取同一标准复合材料胶接结构试样的激光能量阈值和界面结合强度；将各个所述激光能量阈值和对应的所述界面结合强度进行拟合，获取结合强度‑能量阈值的函数关系曲线；利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测。

【技术特征摘要】
1.一种胶接结构材料的检测方法，其特征在于，包括：利用激光层裂装置和平面拉伸装置对同类型的多个标准复合材料胶接结构试样分别进行激光层裂法测试和平面拉伸测试，获取同一标准复合材料胶接结构试样的激光能量阈值和界面结合强度；将各个所述激光能量阈值和对应的所述界面结合强度进行拟合，获取结合强度-能量阈值的函数关系曲线；利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测。2.根据权利要求1所述的胶接结构材料界面结合强度的检测方法，其特征在于，利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测，包括：利用所述激光层裂法测量所述目标胶接结构材料的目标激光能量阈值；根据所述目标激光能量阈值利用所述函数关系曲线确定所述目标胶接结构材料的目标界面结合强度。3.根据权利要求1所述的胶接结构材料界面结合强度的检测方法，其特征在于，利用所述函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测，包括：根据预设界面结合强度利用所述函数关系曲线确定对应的目标激光能量阈值；根据所述目标激光能量阈值利用激光器对所述目标胶接结构材料进行测试，获取冲击波信号；根据所述冲击波信号与基准冲击波信号，对所述目标胶接结构材料进行排查。4.根据权利要求3所述的胶接结构材料界面结合强度的检测方法，其特征在于，根据所述冲击波信号与基准冲击波信号，对所述目标胶接结构材料进行排查，包括：根据所述冲击波信号与基准冲击波信号判断是否发生层裂；若发生层裂，则所述目标胶接结构材料是不合格产品。5.根据权利要求1所述的胶接结构材料界面结合强度的检测方法，其特征在于，当所述激光层裂装置中的超声探头获取的是自由面的冲击波信号时，所述激光层裂法测试包括：根据所述激光层裂法利用激光器按照各个预设能量发射的激光对所述标准复合材料胶接结构试样进行测试，获取各个冲击波信号；比较各个所述冲击波信号的第一波峰个数与所述标准冲击波信号的第二波峰个数；若所述第一波峰个数大于所述第二波峰个数，则得到各个初始能量阈值；对预设数目的所述初始能量阈值进行平均值计算，得到能量阈值。6.根据权利要求1所述的胶接结构材料界面结合强度的检测方法，其特征在于，当所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永康，张冲，金捷，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44