[发明专利]一种粘接装配性能评估方法

说明书

本发明提供了一种粘接方案评估方法，通过制作面内剪切试验件和面外剥离试验件，对试验件进行面内剪切试验和面外剥离试验，将获得的最大面内剪切破坏载荷F_切和面外剥离破坏载荷F_剥作为仿真模型的输入，进行仿真计算，得到面内最大破坏强度σ_sin和面外最大破坏强度σ_sout，定义粘接胶层的最大许用应力对比各种工况条件下粘接胶层的最大面内剪切应力γ_jin和最大面外剪切应力γ_jout，对粘接方案进行评估，并给出粘接胶层缺陷容许范围的可行域。通过采用仿真模型计算得到的材料强度确定安全裕度，减少原仿真模型采用试验得到的材料强度带来的误差，实现对粘接装配性能设计方案的评估。

技术领域

本发明涉及一种粘接装配性能评估方法，属于结构装配技术领域。

背景技术

吸气式高超声速飞行器在大气层内长时间、高马赫数飞行，飞行器表面气动热环境十分严酷。目前，飞行器表面热防护系统普遍采用高效耐温隔热一体化的热防护结构，如某短时飞行器外表面的陶瓷面板整体式复合隔热瓦(简称复合隔热瓦)。复合隔热瓦主要通过硅橡胶与内承载结构粘接装配，如果粘接装配质量不佳的话，将直接影响热防护系统的使用性能，甚至有可能导致外防热结构在使用过程中失效，带来飞行事故，因此获得一种可用于评价外防热结构粘接装配性能评估方法十分重要。

国内针对粘接装配性能设计的评估手段，主要采用大规模多批次的粘接结构拉伸强度试验以及超声扫描等手段实现，一方面大规模多批次的粘接结构试验件带来的周期长、成本高等问题难以解决，另一方面在针对复杂结构和多层热防护材料的应用时容易出现盲区等问题也制约了超声扫描的实际工程应用，再者强度实验和超声扫描等都不能针对粘接装配方案和粘接缺陷容许范围的可行域进行定量评价。

传统评估方法往往根据仿真分析结果与材料性能测试得到的材料强度进行比较以确定结构安全裕度。但由于胶黏剂力学行为特性复杂建立高精度仿真分析模型难度较大，仿真分析模型所获得的应力/应变结果可能与实际响应存在较大误差，传统评估方法难以适用，需建立一种新型的适用于高不确定性仿真分析模型的强度评估方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种粘接装配性能评估方法，通过采用仿真模型计算得到的材料强度确定安全裕度，减少原仿真模型采用试验得到的材料强度带来的误差，实现对粘接装配性能设计方案的评估。

本发明的技术解决方案：一种粘接装配性能评估方法，步骤如下，

第一步，制作m个面内剪切试验件和面外剥离试验件。

第二步，针对第一步获得的剥离试验件，分别开展面内剪切试验和面外剥离试验，获得各个实验件最大面内剪切破坏载荷F_切i和面外剥离破坏载荷F_剥i，i＝1，2，3……m，选取最大的F_切、F_剥为实验件的最大面内剪切破坏载荷和面外剥离破坏载荷。

第三步，建立与试验状态相同的仿真计算模型，以最大面内剪切破坏载荷F_切和面外剥离破坏载荷F_剥作为输入，通过仿真分析方法获得粘接胶层在最大试验载荷条件下的面内剪切应力和面外剪切应力，并将该应力值定义为面内最大破坏强度σ_sin和面外最大破坏强度σ_sout。

第四步，针对实际粘接设计方案，梳理全任务剖面和全寿命周期内可能出现的各种典型载荷工况，通过仿真分析方法，分别计算并获得以上各种工况条件下粘接胶层的最大面内剪切应力γ_jin和最大面外剪切应力γ_jout，其中j代表工况状态。