膠接接頭簡介

中文名稱

膠接接頭

英文名稱

adhesive joint

定　　義

用膠黏劑把兩個被粘物黏接在一起形成的接頭。

應(yīng)用學(xué)科

材料科學(xué)技術(shù)（一級學(xué)科），高分子材料（二級學(xué)科），膠黏劑與涂料（三級學(xué)科），膠黏劑（四級學(xué)科）

碳纖維復(fù)合材料（CFRP）膠接連接接頭的設(shè)計(jì)也成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目針對各類型CFRP膠接接頭提出基于光纖光柵傳感的損傷在線監(jiān)測與識別問題進(jìn)行研究，根據(jù)CFRP膠接接頭的類型，主要從平面搭接和正交連接兩類對象展開研究。 在平面搭接膠接接頭損傷監(jiān)測與識別研究方向主要成果有：（1）對基于非均勻應(yīng)變重構(gòu)方法對CFRP單搭接膠接接頭的內(nèi)聚損傷演化過程監(jiān)測進(jìn)行了研究，提出了一種基于遺傳算法的FBG傳感區(qū)域非均勻應(yīng)變重構(gòu)方法。對不同載荷下的單搭接膠接接頭被粘件的應(yīng)變分布進(jìn)行了重構(gòu)，重構(gòu)的應(yīng)變分布曲線與理想應(yīng)變分布曲線的最大誤差不超過7.43%。（2）分析膠層內(nèi)聚損傷對CFRP被膠接件應(yīng)變的變化情況，判斷不同載荷作用下膠接接頭的損傷狀況，構(gòu)建具備可靠性特點(diǎn)的分布式FBG應(yīng)變傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CFRP雙搭接膠接接頭的內(nèi)聚損傷監(jiān)測。實(shí)現(xiàn)了CFRP雙搭接膠接接頭載荷作用下膠層的內(nèi)聚漸進(jìn)損傷過程的監(jiān)測。 在正交連接膠接接頭損傷監(jiān)測與識別研究方向主要成果有：（1）分析了L形CFRP膠接接頭膠層的內(nèi)聚損傷演化過程，得到了被膠接件膠接區(qū)域的層間應(yīng)變分布的變化與膠層損傷演化間的映射關(guān)系，構(gòu)建了基于FBG傳感的L形CFRP膠接接頭的內(nèi)聚損傷監(jiān)測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了仿真映射關(guān)系模型的準(zhǔn)確性，最大誤差不超過8.5%。（2）基于損傷力學(xué)確定了碳纖維復(fù)合材料π型膠接接頭的損傷判定準(zhǔn)則，仿真分析了拉伸載荷作用下碳纖維復(fù)合材料π型膠接接頭的損傷過程，得到了損傷演化過程與應(yīng)力應(yīng)變分布變化的映射關(guān)系。在接頭損傷部位埋置FBG傳感器對CFRPπ型膠接接頭進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，利用傳輸矩陣法對FBG傳感區(qū)的反射光譜進(jìn)行了計(jì)算，并運(yùn)用粒子群算法在理論上對碳纖維復(fù)合材料π型膠接接頭FBG傳感區(qū)的非均勻剝離應(yīng)力分布進(jìn)行了重構(gòu)研究，重構(gòu)誤差不超過5.46%。 本項(xiàng)目利用光纖光柵傳感在非均勻應(yīng)變作用下的光譜特性對CFRP膠接接頭損傷監(jiān)測展開研究，為CFRP膠接接頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)及光纖光柵傳感技術(shù)在飛行器CFRP膠接接頭損傷監(jiān)測中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。 2100433B

碳纖維復(fù)合材料（CFRP）具有輕質(zhì)高強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕、抗疲勞和材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為飛行器設(shè)計(jì)中不可或缺的關(guān)鍵材料，其膠接連接接頭的設(shè)計(jì)也成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，由于缺乏CFRP膠接接頭在服役環(huán)境下?lián)p傷的監(jiān)測與識別的實(shí)證研究，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和損傷分析主要依賴?yán)碚摲治龊陀邢拊抡?，?dǎo)致其損傷與失效很難準(zhǔn)確判別和預(yù)測。為此，本項(xiàng)目提出基于光纖光柵傳感的CFRP膠接接頭損傷監(jiān)測與識別研究，旨在建立CFRP膠接接頭損傷的應(yīng)變場表征，提出CFRP膠接接頭在非均勻應(yīng)變下的光纖光柵光譜重構(gòu)方法，構(gòu)建CFRP膠接接頭的光纖光柵應(yīng)變分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，建立應(yīng)變場特征與損傷之間的映射關(guān)系模型，搭建在典型載荷下CFRP膠接接頭的光纖光柵損傷監(jiān)測系統(tǒng)，提出基于應(yīng)變場的CFRP膠接接頭損傷識別的原理與方法，為CFRP膠接接頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)及光纖光柵在膠接接頭損傷監(jiān)測與識別中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。