1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 陕西理工大学机械工程学院, 陕西 汉中 723001
为了解决恒温条件下光学部件粘接用微厚胶层凝固应力无法定量获知的难题, 设计了一种微厚胶层恒温固化状态动态监测系统。首先通过微厚胶层恒温凝固应力产生机理及影响因素分析, 确定了微厚胶层恒温固化状态动态监测系统的工作原理, 制定了胶层固化状态监测系统的总体方案; 然后设计了各功能模块的关键部件结构, 对其支撑结构的刚度、挠度和形变进行详细计算与有限元分析, 并建立基于装配方向图的整机装配模型; 最后对所设计系统的性能进行实验验证。结果表明: 经过优化后的监测系统设计合理, 带45°支撑角的U型结构整体刚度较初选7型结构提高了84%, 使用该系统监测并获得了两种胶层固化阶段的状态特征和应力方向及数值, 应用效果良好。该研究为微厚胶层的固化原理提供了理论参考, 使恒温状态下微厚胶层固化状态实测成为可能。
微厚胶层 凝固应力 固化状态 监测系统 优化 slightly thick adhesive layer curing stress curing state monitoring systems optimization
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210430
石河子大学 机械电气工程学院, 新疆 石河子 832003
在位移载荷下, 为了预测粘结层厚度对折叠式压电振子的疲劳寿命, 该文对粘结层进行理论分析, 建立了一种折叠式压电振子的有限元模型, 分别在85.5 Hz、105.8 Hz及153.2 Hz 3种不同的工作模式下, 施加正弦位移载荷, 并进行了模型静力分析, 将分析结果传输到nCode DesignLife软件进行疲劳分析。结果表明, 在粘结层厚为0.07 mm时, 弹性层和压电层所受应力值最小; 由疲劳寿命分析可知, 结构发生破坏集中在压电陶瓷层, 在105.8 Hz时, 压电层的疲劳寿命次数为5.317×107; 在85.5 Hz、153.2 Hz时, 压电层的疲劳寿命次数分别为8.82×106和1.624×106。因此, 在折叠压电振子实际应用中, 需综合考虑粘结层厚度、位移载荷及压电陶瓷的疲劳寿命, 才能实现最大的电能输出。
压电振子 有限元 粘结层厚度 疲劳分析 正弦位移 piezoelectric vibrator finite element adhesive layer thickness fatigue analysis sinusoidal displacement
1 长光卫星技术有限公司, 吉林 长春 130000
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
基于不同的边界条件,建立了针对带锥度盲孔的空间相机反射镜组件胶层厚度的计算模型,利用力学模型计算粘接处符合设计要求的胶层厚度范围。通过建立的有限元模型,计算并拟合得到相应的胶层厚度-应力曲线,得出最优的胶层厚度为0.055 mm。为了检验粘接结构的面形精度,进行了自重、温升条件下的反射镜组件镜面变化的模拟分析,采用温度载荷法模拟实际固化后胶层收缩对镜面的影响,并进行组件试验。仿真和试验结果表明,胶层厚度在0.055 mm时反射镜组件具有足够的抵抗外界温变、振动干扰的能力,满足设计要求。
空间反射镜 光学用环氧胶 粘接 胶层厚度设计 有限元仿真
1 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
利用建筑材料、隔热垫和胶粘剂制作了胶层中含人工空气缺陷的三层胶接结构, 并利用SynViewScan 300连续太赫兹成像系统对样件进行了检测。通过分析胶接面的太赫兹二维图像及缺陷处和正常胶粘处的单点纵向信号, 获得了胶层空气缺陷的位置和大小信息。结果表明, 连续太赫兹波成像系统可以清晰识别胶接结构中的胶层空气缺陷。
成像系统 无损检测 连续波太赫兹成像系统 胶层空气缺陷 多层胶接结构
1 重庆大学 物理学院, 重庆 400044，
2 重庆大学 物理学院, 重庆 400044
3 重庆大学 材料科学与工程学院， 重庆 400044
自制BN/EP(环氧树脂)复合材料和Al2O3/EP复合材料作为LED灯PCB板和散热铝块之间的粘接层材料，采用精密钻孔的方法用高精度测温仪测量LED灯正常工作时的温度分布，讨论粘接层对结温的影响，并与COMSOL Multiphysics软件模拟结果进行对比分析。实验测量LED结温与模拟结温变化趋势基本一致，结温会随着粘接层厚度的增加而上升、随着粘接层复合材料热导率的增加先快速降低而后趋于平缓。最终得到PCB板和散热铝块间最佳粘接层厚度和粘接层复合材料配比，当BN的质量分数为60%时，BN/EP复合材料粘接层的热导率最高，此时LED结温为75.2 ℃，比纯环氧树脂粘接层LED的结温降低了27.6 ℃。而Al2O3/EP复合材料粘接层LED的最低结温为78.2 ℃，此时Al2O3的质量分数为50%。
粘接层 结温 热导率 环氧树脂复合材料 温度分布 adhesive layer junction temperature thermal conductivity epoxy composites temperature distribution
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 小卫星技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130033
研究了采用GHJ-01光学环氧胶胶结光学件的脱胶工艺, 提出了适合精密光学胶结件快速脱胶的方法。归纳总结了光机胶结时, 黏接胶层的厚度计算公式, 以便确定适宜的光机胶结间隙; 梳理了胶结固化的操作流程及固化原则, 指出实施该方法的技术难点在于依据不同的胶结剂和胶结结构选择合理的热剥离温度及升温速度。利用某高精度胶结镜进行了脱胶试验研究。通过选择合适的热剥离加热工艺实现了该光学件的快速、微应力脱胶。相关试验表明, 经过胶结后的熔石英镜面产生了严重变形, 变化量约为原始面形值的6倍(原始面形值0.02λ, 变形后面形值0.14λ), 经脱胶修研后其面形精度达到0.018λ, 满足设计要求, 脱胶时间为105 h。该方法可满足光学件脱胶时对完整性和微应力的要求, 避免了成本的浪费和光学件的弃用, 其脱胶处理方式也适用于其它同类型光学元器件的研制。
光学环氧胶 胶层厚度 胶结固化 脱胶试验 热剥离 快速脱胶 optical epoxy glue adhesive layer thickness cementation curing degumming experiment thermal releasing fast degumming
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 吉林大学 化学学院, 吉林 长春 130012
为了实现空间遥感器反射镜无热装配, 对反射镜粘接镶嵌件时胶层厚度的计算及控制胶粘厚度的方法进行了研究。首先介绍了工程中常用的计算反射镜无热装配胶层厚度的方法及胶层厚度控制工艺, 主要描述了工装保证法、精密测量法和工装测量结合法, 给出了各种方法的优缺点及局限性。针对目前胶粘工艺控制胶层厚度存在的问题, 提出采用具有不同直径规格的空心玻璃微珠来控制胶层厚度的方法。拉伸试验验证了添加了空心玻璃微珠的光学环氧胶比纯光学环氧胶的力学性能提升了20%; 利用平面反射镜粘接镶嵌件的试验表明, 依靠填充空心玻璃微珠保证胶层厚度的胶粘工艺方法能够保持反射镜面形值, 同时证明了胶层计算方法可以应用于空心玻璃珠的直径选择。提出的胶层厚度计算方法及玻璃微珠胶粘工艺可以实现反射镜无热装配, 目前已应用于某在研项目。
反射镜 无热装配 胶层计算 胶粘工艺 空心玻璃微珠 reflector athermal mount adhesive layer calculation adhesive process hollow glass bead 光学 精密工程
2012, 20(10): 2229
1 南京航空航天大学航空科技智能材料与结构重点实验室, 江苏 南京210016
2 平顶山工学院, 河南 平顶山 467000
采用SG-12SA作为镀膜设备, 研究了当金膜厚度相同的情况下, 光纤表面等离子体波传感器在有粘结层和无粘结层时的光谱特性; 当粘结层厚度相同时, 光纤表面等离子体波传感器对应不同金膜厚度的光谱特性。结果表明：对镀有同样金膜厚度的光纤表面等离子体波传感器, 纤芯与金膜之间有粘结层相对于无粘结层, 共振波长出现红移, 且共振深度减小; 对镀有同样粘结层厚度的光纤表面等离子体波传感器, 随着金膜厚度的增加, 共振波长亦逐渐发生红移。这些研究成果为以后研制性能优良的光纤传感器提供了参考, 同时为在直径为微米级的三维圆柱面上镀膜提供一定的指导意义。
光纤光学 折射率 表面等离子体波 粘结层 金膜
