[发明专利]一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法

说明书

本发明公开了一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，包括：制备飞机复合材料结构维修胶接的基准表面与待评价胶接表面，基于基准表面与待评价胶接表面，选取微小区域，获取微小区域的3D几何形貌，构建基准表面和待评价表面形貌度量与评价的特征曲线，评价待胶接表面几何形貌，本发明的特征分布曲线更好地反映了表面的细节几何特征。通过与基准胶接表面几何形貌的三类特征曲线的差异比较，实现不同人工打磨的胶接表面几何形貌的定量度量与评价，显著提升复合材料结构适航维修过程控制。

技术领域

本发明涉及一种定量评价通用航空飞机树脂基复合材料结构维修胶接表面几何形貌的方法，属于航空复合材料结构适航维修技术领域。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料在通用航空飞机结构上的应用越来越广泛，甚至出现了多型全复合材料通用航空飞机，因此复合材料结构维修成为持续保持通用航空飞机适航性的关键环节。

目前，复合材料结构的连接和维修主要采用胶接。胶接质量(胶接接头的强度及其耐久性)与胶接表面几何形貌、表面物理化学性质和表面清洁度等有十分密切的关系。在树脂基复合材料结构的适航维修领域，经过适航验证的维修手册推荐采用“砂纸打磨+溶剂清洗”的表面制备方法，并给出了打磨砂纸目数、打磨程序以及表面几何形貌的定性描述。打磨操作依赖维修人员技能，为保证表面制备的质量与稳定性，需建立以几何形貌为核心的维修胶接表面制备工艺规范以保证胶接质量。而定性的表面形貌描述受人的主观影响大，不利于建立有效的打磨工艺规范以实现适航维修过程控制。特别地，采用维修手册推荐的表面制备方法只是改变了胶接表面几何形貌并保证了胶接表面清洁度，因此表面几何形貌的度量与评价对于胶接质量的保证至关重要。当前主要的表面几何形貌度量与评价参数是表面粗糙度。然而直接将表面粗糙度用于度量与评价维修胶接表面几何形貌存在如下问题：1)各种度量表面形貌的粗糙度因子是表面形貌几何的平均值，不能完全反映胶接表面的细节几何形貌特征；2)未建立标准的复合材料适航维修表面几何形貌的基准值，以致不能实现真正有效的定量的适航维修过程控制。

发明内容

本发明的目的在于克服采用粗糙度度量和评价复合材料待胶接表面形貌不能完全反映形貌细节几何特征，表面形貌评价标准缺乏的不足，而提供一种通用航空飞机复合材料结构维修胶接表面几何形貌度量与评价方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，包括以下步骤：

S1.制备飞机复合材料结构维修胶接的基准表面与待评价胶接表面；

S2.基于所述胶接基准表面与所述待评价胶接表面，选取微小区域；

S3.获取所述微小区域的3D几何形貌；

S4.构建所述基准表面和所述待评价表面形貌度量与评价的特征曲线；

S5.评价待胶接表面几何形貌。

优选地，制备基准维修胶接表面的方法包括：

将120目数砂纸固定在旋转往复摩擦磨损试验机的加持工具上，对样件施加接触压力2牛顿，设置往复运动模式，在打磨过程中，先横向打磨至样件表面产生均匀的轻度划痕，再垂直方向打磨至横向划痕全部磨去，表面均匀一致为止，最后用丙酮清洗并干燥表面。

优选地，制备适航维修实践中的胶接表面的方法包括：

根据维修手册选择砂纸，将所述砂纸固定在手持式打磨工具上，通过操纵该工具对试样施加接触压力，在打磨过程中，先横向打磨至试样表面产生均匀的轻度划痕，再垂直方向打磨至横向划痕全部磨去，表面均匀一致为止，最后用丙酮清洗干燥表面。

优选地，微小区域包括基准胶接表面微小区域和待评价胶接表面微小区域；

优选地，基准胶接表面微小区域在所述基准胶接表面；