固体材料及其连接后在应力下的强度特性的检测方法与流程

本发明涉及固体材料及其连接后的强度检测，特别是涉及一种用于测试固体材料及其连接后在应力下的强度特性的方法。

背景技术：

1、随着无人机型号的改进升级或结构调整，蒙皮件的设计参数（如连接点的位置、数量、蒙皮厚度等）需要不断优化。特别是对于采用玻璃纤维增强复合材料制成的蒙皮件，其厚度分布和局部形状的设计直接影响着结构的整体性能。这就要求性能检测具有良好的可重复性，以支持通过多次测试和调整获得最优设计方案。

2、以典型的机舱的蒙皮件01为例，其采用玻璃纤维增强复合材料制成，呈不规则壳体状，中部设有不规则的镂空区域，参见附图1~2。该镂空区域具有重要功能，用于形成独立的封闭空间，可安装光电吊舱、侦察设备等重要的任务载荷或功能部件。为保证结构强度和刚度，在镂空区域的边沿内部通常预埋有金属加强件。蒙皮件的镂空区域边沿底面需要与机舱骨架的上表面紧密贴合，其镂空区域沿壁04与机舱骨架的内侧面05保持在同一竖直平面内。这种连接结构不仅要确保飞行过程中的结构完整性，还必须保证在各种恶劣环境下的密封性能。

3、在工程实践中，蒙皮件01安装连接后的性能检测主要面临以下技术难点：

4、1.连接结构的复杂性带来的检测挑战

5、由于连接面积大、形状复杂，连接点的合理分布直接影响着整体结构的可靠性。传统的应力检测方法难以实现对如此复杂结构的全面评估，特别是在局部应力集中区域的精确识别方面存在明显不足。此外，检测装置的安装往往会对被测结构产生干扰，影响测量结果的准确性。

6、2.多样化检测需求与方法局限性的矛盾

7、随着无人机型号的改进升级或结构调整，蒙皮件的设计参数（如连接点的位置、数量、蒙皮厚度等）需要不断优化。这就要求性能检测具有良好的可重复性，以支持通过多次测试和调整获得最优设计方案。然而，现有检测方法普遍存在灵敏度不足或灵敏度固定的问题，难以满足不同检测阶段对精度和灵敏度的差异化需求。

8、3.密封性能评估的综合考验

9、在预设张力作用下，需要评估各连接点位的变形量、错位量是否均匀且在允许范围内。传统的密封性能检测方法（如压力衰减或示踪气体检测等）虽然可靠但效率较低，且难以实现对泄漏位置的快速定位。同时，检测过程往往需要复杂的设备支持，增加了检测成本和操作难度。

10、4.数据采集和分析的系统性不足

11、在检测数据的采集和分析方面，现有技术缺乏系统化的解决方案。数据采集的实时性和完整性难以保证，分析方法的标准化程度不高，导致检测结果的可比性和可追溯性较差。这一问题在需要进行多次优化迭代的场景下尤为突出。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术的不足，本发明提供了一种无人机蒙皮件连接结构的检测方法体系，通过三层复合结构、特制检测胶带以及温敏变色响应三种技术路线的有机结合，实现了从应力分布到密封性能的全面评估，不仅可指导连接点的优化布置，还能为蒙皮件的厚度分布和局部形状设计提供依据，具有检测精确、操作便捷、结果可靠等特点，为提升无人机制造水平提供了重要的技术支持。

2、为了解决上述问题，本发明采用如下方案：一种固体材料及其连接后在应力下的强度特性的检测方法：

3、所述方法采用变形检测结构进行检测，所述变形检测结构包括三层复合结构，其中外层为固定胶层，中间层为变形检测胶层，所述变形检测胶层在预设变形量下发生断裂；

4、所述检测方法包括以下步骤：

5、步骤一、进行初次检测，包括：在蒙皮件的镂空区域沿壁与骨架模拟件的内侧面之间设置第一种三层复合结构；

6、步骤二、对所述第一种三层复合结构施加预设张力；

7、步骤三、观察记录第一种三层复合结构的断裂情况，确定应力集中区域；

8、步骤四、进行优化检测，包括：在确定的应力集中区域增加连接点；设置第二种三层复合结构；

9、步骤五、重复施加预设张力并记录断裂情况、增加连接点，直至检测结构保持完整。

10、技术方案的有益效果：采用三层复合结构的设计实现了对应力分布的可视化检测，通过多阶段递进式评估方法能够逐步优化连接结构。该方法的检测结果直观可靠，可有效指导连接点的优化布置；同时具有良好的检测重复性，能够支持设计方案的持续优化，为连接结构的改进提供可靠的技术依据。

11、作为优选，所述第一种三层复合结构由上至下依次包括：与蒙皮件固定粘接的第一胶层；第一变形检测胶层；与骨架模拟件固定粘接的第二胶层；其中所述第一胶层和第二胶层采用断裂伸长率小于2%的高强度环氧树脂结构胶。技术方案的有益效果：通过采用断裂伸长率小于2%的高强度环氧树脂结构胶作为固定胶层，确保了检测结构与被测件之间的牢固连接，该特定的断裂伸长率限定保证了固定胶层不会影响检测结果的准确性。三层结构的合理布置提高了整个检测过程的稳定性，使检测结果更具可信度。

12、作为优选，所述第一变形检测胶层的特征包括：采用改性环氧体系材料；在1.5-2%的变形范围内保持结构完整；在部分固化状态下被切割成宽度为3-5mm的条形独立检测段一；所述检测段一沿镂空边沿均匀布置。技术方案的有益效果：采用改性环氧体系材料制备的第一检测胶层具有可控的断裂特性，其1.5-2%的变形范围特别适合初步筛查应力集中区域。将检测胶层切割成条形检测段并均匀布置的设计，不仅提高了局部应力检测的精确度，还确保了检测结果具有良好的代表性，为应力分布评估提供了可靠数据基础。

13、作为优选，所述第二种三层复合结构包括：第二变形检测胶层；该胶层采用改性环氧体系材料；在0.8-1%的变形范围内保持结构完整。技术方案的有益效果：第二检测胶层采用的改性环氧体系材料将断裂变形范围控制在0.8-1%，显著提高了检测灵敏度，特别适合对优化后的连接结构进行精细评估。通过保持材料体系的一致性，确保了与初次检测结果的可比性，为连接结构的优化提供了准确的反馈信息。

14、作为优选，所述第二变形检测胶层的特征包括：在部分固化状态下被切割成宽度为2-4mm的条形独立检测段二；所述检测段二沿镂空边沿均匀布置。技术方案的有益效果：通过将检测段的宽度减小到2-4mm并沿镂空边沿均匀布置，显著提高了局部应力分布评估的精度。这种设计不仅确保了检测的系统性和完整性，还便于与初次检测结果进行定量对比分析，为连接结构的优化设计提供了更精确的数据支持。

15、作为优选，还包括以下优化措施：

16、将检测区域划分为关键区、过渡区和常规区，采用不同宽度的检测段；

17、采用渐进加载模式，通过多级载荷方案逐步增加张力；

18、使用高速摄像设备记录断裂过程，并设置参考标记点。

19、技术方案的有益效果：将检测区域划分为关键区、过渡区和常规区，并采用差异化的检测段宽度，实现了检测资源的合理分配。通过渐进加载模式获得了更完整的应力分布演变过程，配合高速摄像记录和参考标记点的设置，显著提升了数据分析的准确性和可靠性，为连接结构的优化提供了全面的技术支持。

20、本发明还提供了如下技术方案：一种固体材料及其连接后在应力下的强度特性的检测方法：

21、所述方法采用特制检测胶带进行检测，所述特制检测胶带包括柔性框体和多个检测单体，所述检测单体由上、中、下三段组成，其中中段具有预设断裂特性；

22、所述检测方法包括以下步骤：

23、步骤一、在标准检测模式下：对连接面进行表面处理；

24、步骤二、沿连接面周向粘贴特制检测胶带，使检测单体保持3-4mm的均匀间距；去除柔性框体；

25、步骤三、施加预设张力，观察记录中段在干燥状态下的断裂情况；

26、步骤四、在高灵敏度检测模式下：采用超声雾化技术对检测单体的中段进行润湿处理；

27、步骤五、重复施加预设张力，观察记录中段在润湿状态下的断裂情况。

28、技术方案的有益效果：特制检测胶带采用标准化的检测单体设计，通过柔性框体确保检测单体的准确布置，显著提高了检测效率。双模式检测策略扩大了方法的适用范围，同时操作流程简单，易于推广应用。整体方案既保证了检测的准确性，又实现了检测过程的高效便捷。

29、作为优选，所述检测单体包括：上段和下段，采用高强度粘接材料；中段，采用特制纸质材料，在干燥状态下断裂变形量为1.0-1.2%，在润湿状态下断裂变形量为0.5-0.8%。技术方案的有益效果：检测单体采用的三段式结构设计，通过合理的材料选择确保了检测结构的整体稳定性。中段材料具有干湿状态下的差异化断裂特性，提供了不同灵敏度的检测能力，检测结果直观可靠，为连接结构的评估提供了更丰富的数据支持。

30、作为优选，还包括以下步骤：

31、步骤一、采用激光定位辅助确保胶带布置精确度；

32、步骤二、使用高分辨率图像采集系统记录断裂过程；

33、步骤三、配备湿度传感器进行参数实时监测；

34、步骤四、建立多级湿度控制方案。

35、技术方案的有益效果：通过引入激光定位辅助系统提高了检测胶带布置的精确度，配合高分辨率图像采集系统确保了数据记录的完整性。湿度监控和多级控制方案的实施显著提升了检测环境的稳定性，使整个检测过程更加规范可控，检测结果更具可靠性。

36、本发明还提供了如下技术方案：一种基于温敏变色响应的密封性能检测方法，包括以下步骤：

37、步骤一、将温控系统的温度控制在25±2℃，湿度控制在45±5%rh；

38、步骤二、对检测表面进行超声波清洗和等离子活化处理；

39、步骤三、安装改进的检测胶带结构，所述检测胶带结构的检测层采用温敏变色材料，在25℃呈浅蓝色，40±2℃时转变为深蓝色；

40、步骤四、通过温控系统施加温度为40±2℃、风速为0.5-5m/s的热风；

41、步骤五、使用4k高速摄像装置(≥60fps)记录检测过程。

42、技术方案的有益效果：该方案通过精确控制环境参数并采用温敏变色材料，实现了密封性能的直观评估。配合超声波清洗和等离子活化的表面处理工艺，确保了检测的准确性。采用高速摄像装置记录检测过程，使结果判读简单直观，整个检测过程快速高效，具有良好的实用性。

43、作为优选，所述温敏变色材料具有可逆性能，温度恢复后自动恢复初始状态；检测采用分区域扫描模式和脉冲热激励技术；温控系统的温度控制精度为±0.5℃；专业光源系统的均匀度≥95%。技术方案的有益效果：温敏变色材料的可逆性能不仅支持重复检测，还显著降低了检测成本。通过分区扫描和脉冲热激励技术的应用，结合高精度温控系统和均匀光源，显著提高了检测效率和准确性。整个检测系统集成度高、操作便捷，为密封性能评估提供了可靠的技术保障。

44、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

45、从技术路线上，本发明建立了从应力分布到密封性能的完整检测体系。通过三层复合结构和特制检测胶带两种技术路线，以及温敏变色响应检测方法的引入，形成了相互补充、逐层深入的评估方案。这种多维度的检测策略不仅提供了全面的性能评估数据，还实现了从结构强度到密封性能的完整覆盖。特别是通过分析各区域的应力分布特征，能够为蒙皮件的局部厚度优化和形状改进提供直接的设计依据，帮助确定关键区域是否需要增加材料厚度或调整局部形状，显著提升了检测的系统性和指导价值。

46、从检测精度上，本发明采用多阶段递进式评估方法和差异化检测策略。通过设计不同断裂特性的检测材料，配合精细的分区检测和渐进加载模式，实现了从宏观筛查到局部精确评估的逐层递进。特别是在关键区域，通过调整检测段宽度和间距，可获得更高精度的应力分布数据，为连接结构的优化提供了精确的技术依据。

47、从操作实用性上，本发明设计了标准化的检测结构和规范的操作流程。特制检测胶带的应用显著简化了检测准备工作，提高了检测效率。温敏变色响应检测方法则提供了直观的结果判读方式。这些改进使得检测方法具有很强的实用性和推广价值，能够满足工程实践中的各类检测需求。

48、从检测可靠性上，本发明建立了完整的环境控制和数据采集体系。通过精确控制温湿度等环境参数，配备高速摄像等先进设备，采用标准化的数据记录方式，确保了检测过程的稳定性和结果的可靠性。检测结构的可逆性能和良好的重复性，则为连接结构的持续优化提供了可靠保障。

49、从成本效益上，本发明的检测方法具有显著的经济优势。检测结构采用常见材料制备，操作流程简单规范，检测设备通用性强，维护成本低。特别是温敏变色材料的可逆性能，显著降低了重复检测的材料成本。这些特点使得该方法具有良好的推广应用前景。

50、总体而言，本发明通过系统化的技术创新，实现了检测性能的全面提升，为固体材料及其连接结构的优化设计提供了可靠的技术支持。该方法在保证检测精度和可靠性的同时，具有操作便捷、成本合理等显著优势，对提升无人机的制造和维护水平具有重要的实践意义。