一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法
本专利技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术提供了如下方案：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；优选地，基准胶接表面微小区域尺寸范围1045×1053μm2；优选地，待评价胶接表面微小区域在所述待评价胶接表面；优选地，待评价胶接表面微小区域尺寸范围1045×1053μm2。优选地，所述待评价胶接表面包括2个所述待评价胶接表面。优选地，所述微小区域的3D几何形貌获取方法包括：优选地，采用KEYENCE彩色3D激光共聚焦显微镜设备获得表面的所述3D几何形貌，以所述3D几何形貌的最小空间包围盒的任意顶点为坐标原点，定义坐标系，分别沿着X方向和Y方向截取2D的截面线。优选地，所述S4包括以下方法：所述特征曲线包括绝对高度分布曲线、夹角分布曲线和相对高度分布曲线；根据所述S3得到所述基准表面和所述待评价表面的所述绝对高度分布曲线、所述夹角分布曲线和所述相对高度分布曲线。优选地，所述S5评价待胶接表面几何形貌是通过待评价的胶接表面的特征曲线与基准特征曲线的差异值来度量与评价表面几何形貌。优选地，所述差异值包括绝对高度曲线差异值SH、夹角曲线差异值相对高度曲线差异值Sh和总体差异值St。优选地，所述绝对高度曲线差异值SH、夹角曲线差异值相对高度曲线差异值Sh和总体差异值St如公式(1)～(4)所述：其中，Lx表示曲线的单位区间长度，l1为待评价表面特征曲线，l2为基准特征曲线，w为权重。本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术上述技术方案与现有技术相比：相对高度分布曲线是表面几何形貌的峰谷数量与相对高度的综合体现，夹角分布曲线是峰谷数量及其起伏与陡峭程度的综合体现，绝对高度分布曲线反映了表面几何形貌的凹凸特征点数量及绝对高度分布情况。相对各种表面粗糙度的几何平均度量，本专利技术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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1微小区域的3D几何及其2D截面线获取示意图图2微小区域的截面线及其几何特征示意图图3表面的绝对高度分布曲线图4表面的夹角分布曲线图5表面的相对高度分布曲线具体实施方式提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。为使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1.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；/nS2.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；/nS3.获取所述微小区域的3D几何形貌；/nS4.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；/nS5.评价待胶接表面几何形貌。/n

【技术特征摘要】
1.一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，其特征在于：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。


2.根据权利要求1所述一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，其特征在于：
所述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。


3.根据权利要求1所述一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，其特征在于：
所述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。


4.根据权利要求1所述一种通航飞机复合材料维修胶接表面形貌度量评价方法，其特征在于：
所述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；
所述基准胶接表面微小区域在所述基准胶接表面；
所述基准胶接表面微小区域尺寸范围1045×1053μm2；
所述待评价胶接表面微小区域在所述待评价胶接表面；
所述待评价胶接表面微小区域尺寸范围1045×1053μm2。


5.根据权利要求4所述一种通航...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺强，杨文锋，谭德强，杨晓强，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：四川;51