CN109917007B - 一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法及设备

技术领域

本申请涉及结合强度检测技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种胶接结构材料界面结合强度的检测方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的获取的是激光照射面的冲击波信号时的信号图；

图3为本申请实施例所提供的一种胶接结构材料界面结合强度的检测设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种激光层裂装置10的结构简图；

图5为本申请实施例提供的另一种激光层裂装置10的结构简图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在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。基于上述技术问题，本实施例提供一种胶接结构材料界面结合强度的检测方法，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，具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种胶接结构材料界面结合强度的检测方法的流程图，具体包括：

S101、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。

具体的，随机选取同类型的多个标准复合材料胶接结构样品，将每个样品切成两块后进行标号(来自于同一母材的块的编号相同)，将所有的块分成两组(每组的块均来自于不同的母材)，一组用于平面拉伸装置测试测量界面结合强度，另一组用于激光层裂装置测量激光层裂的激光能量阈值，通过上述方法以保证测试结果的准确性。本实施例不对激光层裂装置和平面拉伸装置进行限定，只要是能够实现本实施例测试得到激光能量阈值和界面结合强度的目的即可，用户可根据实际需求进行设置。标准复合材料胶接结构式样包括第一层材料、粘结层材料、第二层材料，对于同一标准复合材料胶接结构来说，由于实际操作其对应的激光能量阈值和界面结合强度会发生一定的偏差，因此，本实施例通过测试得到多对激光能量阈值和界面结合强度，并进行步骤S102的拟合得到函数关系曲线，以便用户能够精确进行目标复合材料胶接结构材料的检测。激光能量阈值是使标准复合材料胶接结构复合材料胶接结构试样发生层裂的激光能量。

S102、将各个激光能量阈值和对应的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。

本步骤的目的是为了获取结合强度-能量阈值的函数关系曲线。将各个激光能量阈值和对应的界面结合强度等多个离散的函数对进行拟合，以便能够得到对应的函数关系曲线。

S103、利用函数关系曲线进行目标复合材料胶接结构材料的检测。

利用函数关系曲线进行目标复合材料胶接结构材料的检测，本实施例不对检测的方式进行限定，用户可以根据实际需求进行设置。

基于上述技术方案，本实施例通过获取结合强度-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复合材料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。

在本发明所提供的复合材料胶接结构材料界面结合强度的检测方法的另一种具体实施方式中，针对利用函数关系曲线进行目标复合材料胶接结构材料的检测进行进一步阐述，该过程具体包括：利用激光层裂法测量目标复合材料胶接结构材料的目标激光能量阈值；根据目标激光能量阈值利用函数关系曲线确定目标复合材料胶接结构材料的目标界面结合强度。

利用激光层裂法测量目标复合材料胶接结构材料的目标激光能量阈值，其中，目标激光能量阈值是使目标复合材料胶接结构材料发生层裂的激光能量阈值。其测试方式与S101中利用激光层裂装置进行激光层裂法测试获取激光能量阈值的方法一致。根据目标激光能量在函数关系曲线上确定目标复合材料胶接结构材料的界面结合强度即目标界面结合强度，以便用户能够检测目标复合材料胶接结构材料的界面结合强度。

基于上述技术方案，本实施例通过利用激光层裂法测量目标复合材料胶接结构材料的目标激光能量阈值，根据目标激光能量阈值利用函数关系曲线确定目标复合材料胶接结构材料的目标界面结合强度，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。

在本发明所提供的复合材料胶接结构材料界面结合强度的检测方法的另一种具体实施方式中，针对利用函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测进行进一步阐述，该过程具体包括：

根据预设界面结合强度利用函数关系曲线确定对应的目标激光能量阈值。

具体的，本实施例为了判断目标胶接结构材料是否符合预设界面结合强度，并对此进行在线的排查。本实施例不对预设界面结合强度进行限定，用户可根据实际需求进行设置。在函数关系曲线中找出与预设界面结合强度对应的目标激光能量阈值。

根据目标激光能量阈值利用激光器对目标复合材料胶接结构材料进行测试，获取冲击波信号。

具体的，将激光器的能量设置为目标激光能量阈值并对目标复合材料胶接结构材料进行测试，具体的激光器的参数与S101中利用激光层裂装置进行激光层裂法测试获取激光能量阈值的参数一致，获取冲击波信号。

根据冲击波信号与基准冲击波信号，对目标复合材料胶接结构材料进行排查。

将冲击波信号与基准冲击波信号进行比较，以便完成对目标复合材料胶接结构材料进行排查。

进一步的，根据冲击波信号与基准冲击波信号，对目标复合材料胶接结构材料进行排查，包括：根据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，则目标复合材料胶接结构材料是不合格产品。

根据冲击波信号和基准冲击波信号判断是否发生层裂，本实施例不对判断的手段进行限定，不同的信号点的选取对应的判断方式不同，用户可根据实际需求进行设置。

基于上述技术方案，本实施例通过根据预设界面结合强度利用函数关系曲线确定对应的目标激光能量阈值，对目标复合材料胶接结构材料进行测试以实现对目标复合材料胶接结构材料进行排查，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。

基于上述任一实施例，所提供的复合材料胶接结构材料界面结合强度的检测方法的另一种具体实施方式中，当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，激光层裂法测试包括：根据激光层裂法利用激光器按照各个预设能量发射的激光对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；比较各个冲击波信号的第一波峰个数与标准冲击波信号的第二波峰个数；若第一波峰个数大于第二波峰个数，则得到各个初始能量阈值；对预设数目的初始能量阈值进行平均值计算，得到能量阈值。

具体的，根据激光层裂法利用激光器按照各个预设能量发射的激光对标准复合材料胶接结构试样进行测试，比较各个冲击波信号的第一波峰个数和标准冲击波信号的第二波峰个数确定初始能量阈值来确定能量阈值，当待测样品发生层裂时，在整个冲击波信号图中，波峰的个数增多确定对应的预设能量值产生的冲击波使待测样品发生层裂，每个冲击波信号对应的冲击波信号记录图中的波峰个数记为第一波峰个数，标准冲击波信号对应的冲击波信号记录图中的波峰个数记为第二波峰个数。进一步的，本实施例还可以对冲击波信号进行去噪平滑处理，以便更清楚的得到对应的波峰的信息。

例如，将激光器以5J且保持其他激光参数与标准冲击波信号进行测试时不变，将此次电脑记录的冲击波信号图形与基准冲击波信号对应的冲击波信号图形进行比较，直至冲击波信号的第一波峰个数大于标准冲击波信号的第二波峰个数，则该次施加的激光能量为此样品激光冲击时的初始能量阈值，记为第一个初始能量阈值；按照且按照0.25J递增得到各个预设能量重复执行预设数目的初始能量阈值，可以直接求平均值获取能量阈值；也可以是去掉最大值和最小值，将剩余的三个初始能量阈值求平均，得到能量阈值，其中，预设数目可以是4或5或6或7，用户可根据实际需求进行设定。

当然，也可以利用其它方式进行层裂的判断，例如判断冲击波信号对应的冲击波信号记录图与基准冲击波信号对应的冲击波信号记录图的相似度是否小于预设阈值，若是，则确定冲击波信号对应的预设能量为初始能量阈值。

基于上述技术手段，本实施例通过比较各个冲击波信号的第一波峰个数与标准冲击波信号的第二波峰个数来得到预设数目的初始能量阈值，进而得到能量阈值，简化了确定能量阈值的方法，提高检测效率。

基于上述任一实施例，所提供的复合材料胶接结构材料界面结合强度的检测方法的另一种具体实施方式中，当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，激光层裂法测试包括：根据激光层裂法利用激光器按照各个预设能量发射的激光对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；比较各个冲击波信号与标准冲击波信号；若冲击波信号的波峰密度大于标准冲击波信号的波峰密度，或，标准复合材料胶接结构试样的接合面处的反射信号大于标准冲击波信号的接合面处的反射信号且标准复合材料胶接结构试样的自由面处的反射信号小于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；对预设数目的初始能量阈值进行平均值计算，得到能量阈值。

具体的，对于不同的信号点的选取，其获取的信号图不同，当借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，获取各个冲击波信号。

当待测样品即标准复合材料胶接结构试样的接合面处未发生层裂，冲击波在待测样品的上下表面反射，因此计算机记录的冲击波信号中峰值信号之间的间距较大，即峰值信号稀疏，因此，超声波探头接收的信号周期波动较小。具体请参考图2，图2为本申请实施例提供的获取的是激光照射面的冲击波信号时的信号图。a待测样品接合面处超声检测反射信号；b待测样品自由面处超声检测反射信号；c待测样品接合面层裂后自由面处超声检测反射信号。当待测样品的结合处发生层裂时，冲击波在待测样品的反射在待测样品的上下表面和层裂的接合面处，厚度皆小于未层裂时的厚度，则冲击波在层裂后的试样内传播时发生反射的频率会增加，则计算机记录的冲击波信号中峰值信号之间的间距会变小(即峰值信号变密集)，波峰密度变大，因此超声波探头接收的信号周期波动较大，或者当接合面处的反射信号大于标准冲击波信号的接合面处的反射信号，标准复合材料胶接结构试样的自由面处的反射信号小于标准冲击波信号的自由面处的反射信号。

基于上述技术手段，本实施例通过比较峰值信号的密度或接合面处及自由面处的信号强度来得到预设数目的初始能量阈值，进而得到能量阈值，简化了确定能量阈值的方法，提高检测效率。

下面对本申请实施例提供的一种胶接结构材料界面结合强度的检测设备进行介绍，下文描述的胶接结构材料界面结合强度的检测设备与上文描述的胶接结构材料界面结合强度的检测方法可相互对应参照，参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种胶接结构材料界面结合强度的检测设备的结构示意图，包括：

激光层裂装置100，用于进行激光层裂法测试；

平面拉伸装置200，用于进行平面拉伸测试；

计算机设备300，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；根据各个激光能量阈值和对应的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；利用函数关系曲线进行目标胶接结构材料的检测。

在一些具体的实施例中，具体请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种激光层裂装置10的结构简图，其中，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。激光层裂装置100包括：激光器1、反光镜2、聚焦透镜4、约束层5、待检产品(包括7、8、9)、能量吸收层6、超声耦合剂11、超声探头12、超声收发仪13、示波器14；其中，激光器1按照预设能量发射的激光2入射到反光镜2，经反光镜2反射至聚焦透镜4，再经聚焦透镜4汇聚并依次传播至约束层5、能量吸收层6，形成第一冲击波；第一冲击波在待检产品内传播；当第一冲击波传播至待检产品的自由表面时被自由表面反射，获取第二冲击波10；利用超声探头12通过超声耦合剂11对第二冲击波即冲击波10对应的冲击波信号进行采集，超声收发仪获取各个冲击波信号10；并在示波器14上进行显示。可以理解的是，待检产品包括标准复合材料胶接结构试样和目标复合材料胶接结构试样。

在一些具体的实施例中，具体请参考图5，图5为本申请实施例提供的一种激光层裂装置10的结构简图，其中，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。激光层裂装置100包括：激光器1、反光镜2、聚焦透镜4、约束层5、待检产品(包括7、8、9)、能量吸收层6、超声耦合剂11、超声探头12、超声收发仪13、示波器14；其中，激光器1按照预设能量发射的激光2入射到反光镜2，经反光镜2反射至聚焦透镜4，再经聚焦透镜4汇聚并依次传播至约束层5、能量吸收层6，形成冲击波10；利用超声探头12通过超声耦合剂11对冲击波10对应的冲击波信号进行采集，超声收发仪获取各个冲击波信号10；并在示波器14上进行显示。

在一些具体的实施例中，激光器是铷玻璃激光器。

在一些具体的实施例中，示波器是双通道示波器。

在一些具体的实施例中，约束层为水层、能量吸收层为黑胶带层。

由于胶接结构材料界面结合强度的检测设备部分的实施例与胶接结构材料界面结合强度的检测方法部分的实施例相互对应，因此胶接结构材料界面结合强度的检测设备部分的实施例请参见胶接结构材料界面结合强度的检测方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

在本发明所提供的胶接结构材料界面结合强度的检测设备中，本实施例提供一种具体的检测操作流程，建立某种粘结剂对应的胶接结构材料的界面结合强度与层裂时的激光能量阈值的数据库：

(1)标准复合材料胶接结构试样分组：随机选取若干同类型的胶接结构材料试样作为标准复合材料胶接结构试样，将每个标准复合材料胶接结构试样切分成两块后进行标号(来自于同一母材的块的编号相同)，将所有的块分成两组(每组的块均来自于不同的母材)，一组用于平面拉伸测试测量待测样品的界面结合强度，另一组用于测量标准复合材料胶接结构试样的激光层裂的能量阈值；

标准复合材料胶接结构试样的激光层裂能量阈值的确定，以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为例，包括：待测样品即层结构试样的表面贴一层能量吸收层例如黑色胶带，对标准复合材料胶接结构试样进行初始状态超声检测，并用计算机记录此次检测的反射信号即标准复合材料胶接结构试样的图形作为基准图；再在能量吸收层表面施加一层约束层可以是水层，将激光光斑直径设为4mm，脉宽设为10ns，能量从0.5J开始每次增加0.25J后对标准复合材料胶接结构试样进行激光冲击，并对每次冲击后的标准复合材料胶接结构试样进行超声检测，将每次超声检测图形的自由面和粘合线处的反射信号强度与初始基准图进行比较，直至自由面信号下降较多或者粘合线信号增加较多，将此次的激光能量值减去0.125J后，作为此次测量的激光能量阈值即初始激光能量阈值，重复以上步骤5次，去掉5次测量中初始激光能量阈值的最大值和最小值，将剩余3个值的平均值作为该编号样品激光层裂的激光能量阈值；

(3)标准复合材料胶接结构试样的界面结合强度的测量：用平面拉伸测试依次测量待测样品的界面结合强度，每个样品测量5次，去掉最大值和最小值，将剩余3个值的平均值作为该编号样品的界面结合强度值；

(4)将对应编号样品的界面结合强度值与层裂时的激光能量阈值进行标定，拟合得到结合强度与能量阈值的函数关系曲线；

(5)界面结合强度的检测：

利用激光层裂法测量目标胶接结构材料激光冲击层裂时的激光能量阈值，查询激光能量阈值利用结合强度与能量阈值的函数关系得到目标胶接结构材料的界面结合强度。

根据预设界面结合强度利用函数关系曲线确定对应的目标激光能量阈值；根据目标激光能量阈值利用激光器对目标胶接结构材料进行测试，获取冲击波信号；根据冲击波信号与基准冲击波信号，对目标胶接结构材料进行排查。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种复合材料胶接界面结合强度的检测方法，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所述的复合材料胶接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所述的复合材料胶接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标准冲击波信号，对所述目标胶接结构材料进行排查。

4.根据权利要求3所述的复合材料胶接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标准冲击波信号，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标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所述的复合材料胶接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所述的复合材料胶接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。

7.一种复合材料胶接界面结合强度的检测设备，其特征在于，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。

8.根据权利要求7所述的复合材料胶接界面结合强度的检测设备，其特征在于，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。

9.根据权利要求8所述的复合材料胶接界面结合强度的检测设备，其特征在于，所述激光器是铷玻璃激光器。

10.根据权利要求8所述的复合材料胶接界面结合强度的检测设备，其特征在于，所述示波器是双通道示波器。

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