[0001] 本申请涉及非金属及复合材料力学性能测试技术领域，更具体地说，涉及一种内嵌隔板的粘接性能测试设备及测试方法。

[0002] 目前，发动机消声通常采用基于共振吸声结构制造的蜂窝穿孔板消声结构。该结构由一定厚度的蜂窝芯材和上下两层面板组成，其中，上面板为钻有一定数量、一定大小孔眼的穿孔板（内嵌隔板），当声波进入蜂窝芯材后，蜂窝芯材中的空气被扰动，使得声波变成热能消散掉，实现降噪。

[0003] 上述消声结构制备过程中，需要将内嵌隔板植入蜂窝芯材内的一定高度，并将内嵌隔板与蜂窝芯材的蜂窝壁粘接，内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果对消声结构的消声效果具有较大影响。目前，无法较为有效地获得内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果，导致无法为后续消声结构的设计和制备提供数据支撑。

[0004] 综上所述，如何有效地获得内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果，以为后续消声结构的设计和制备提供数据支撑，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

[0047] 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，所描述的实施例仅仅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。

[0048] 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。

[0049] 本申请实施例涉及的多个，是指大于或等于两个。需要说明的是，在本申请实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。术语“包括”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

[0050] 在获得内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果的过程中，通常以彻底分离内嵌隔板和蜂窝芯材所需的破坏载荷进行二者之间粘接效果的预判断，因此，首先要获得内嵌隔板与蜂窝芯材分离过程中的破坏载荷，从而获取内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果的评价参数。但是，无法较为有效地获得内嵌隔板与蜂窝芯材分离所需的破坏载荷，使得无法有效地获得内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果的评价参数。

[0051] 因此，本申请实施例提供一种内嵌隔板的粘接性能的测试设备及测试方法，有效地获得内嵌隔板与蜂窝芯材之间的破坏载荷，以有效地获得内嵌隔板与蜂窝芯材的粘接效果，以为后续消声结构的设计和制备提供数据支撑。

[0052] 为了便于描述，本申请实施例提供的内嵌隔板的粘接性能测试设备简称为测试设备。

[0053] 如图1、图2和图5所示，本申请实施例提供的测试设备，用于测试内嵌隔板50与蜂窝芯材40的粘接性能，该测试设备包括加载单元和压入单元。其中，加载单元连接电子万能试验机，压入单元可拆卸地固定连接在加载单元上，使得电子万能试验机能够通过驱动加载单元带动压入单元移动；待测试的蜂窝芯材40与电子万能试验机相对固定地放置，待测的蜂窝芯材40内部粘接有内嵌隔板50，内嵌隔板50沿蜂窝芯材40的径向分布，且内嵌隔板50距离蜂窝芯材40的上下壁面均具有设定距离；压入单元能够在电子万能试验机的驱动作用下，沿蜂窝芯材40的轴向压入蜂窝芯材40的内部，且压入单元能够对内嵌隔板50持续施加载荷，直至内嵌隔板50与蜂窝芯材40完全分离。记录上述过程中内嵌隔板50受到的最大破坏载荷，通过得到的最大破坏载荷，可计算得出内嵌隔板50与蜂窝芯材40的粘接性能参数，这样，通过粘接性能参数能够有效地获得内嵌隔板50与蜂窝芯材40的粘接效果，从而为后续消声结构的设计和制备提供数据支撑。

[0054] 需要说明的是，电子万能试验机为能够对试样进行拉伸、压缩、弯曲、剪切等多种力学性能试验的试验设备，此处不再赘述。

[0055] 需要说明的是，待测试的蜂窝芯材40以及粘接于蜂窝芯材的内嵌隔板50的尺寸可以根据测试需求进行调整，本申请实施例对此不做限定。

[0056] 如图5所示，加载单元包括上压盘11和下压盘12，上压盘11的顶面和下压盘12的底面均连接电子万能试验机，以使加载单元能够与电子万能试验机稳定连接；压入单元可拆卸地固定连接于上压盘11的底面，且待测试的蜂窝芯材40放置于下压盘12的顶面，这样，通过电子万能试验机带动上压盘11移动，能够带动压入单元沿待测试的蜂窝芯材40的轴向进入蜂窝芯材40的内部，以保证测试过程的稳定性。

[0057] 为了能够与电子万能试验机进行稳定连接，如图1‑图3所示，加载单元还包括第一连接件13、第二连接件14、第一锁紧件15和第二锁紧件16。

[0058] 上压盘11上开设有通孔，第一连接件13上也开设有与上压盘11的通孔对应的安装孔，使得第一连接件13能够通过螺纹紧固件与上压盘11可拆卸地固定连接，且第一连接件13的上部分还开设有横纵交叉的通孔，这样，在第一连接件13与电子万能试验机的套筒套接后，可以通过在横纵交叉的通孔上插入销钉，实现第一连接件13与电子万能试验机的固定，并转动第一锁紧件15，使得第一锁紧件15锁紧第一连接件13和电子万能试验机，保证连接的稳定性，以保证测试过程的稳定性。

[0059] 同理，第二连接件14通过螺纹紧固件可拆卸地固定连接在下压盘12的底端，并通过第二连接件14与电子万能试验机连接，通过销钉固定第二连接件14和电子万能试验机，并通过转动第二锁紧件16，使得第二锁紧件16锁紧第二连接件14和电子万能试验机，以保证连接的稳定性，保证在测试过程中，保证待测试的蜂窝芯材40的稳定。

[0060] 如图3‑图4所示，压入单元包括压入杆31，上压盘11开设有连接孔113，且压入杆31的第一端具有与连接孔113螺纹配合的螺纹部，以使压入杆31能够与上压盘11可拆卸地固定连接；压入杆31的第二端设置有保护垫32，保护垫32与内嵌隔板50接触，以减少压入杆31对内嵌隔板50施加载荷的过程中对内嵌隔板50的局部损伤。

[0061] 在一些实施例中，保护垫32可以为橡胶垫、或气囊垫等，本申请实施例对此不做限定。

[0062] 在一些实施例中，压入杆31可以根据实际需要更换不同尺寸，以测试不同形状尺寸的蜂窝芯材40，本申请实施例对压入杆31的具体尺寸不做限定。

[0063] 在通常情况下，蜂窝芯材40的孔眼为正六边形，为了能够使压入杆31进入待测试的蜂窝芯材40的内部对内嵌隔板50施加载荷，如图4所示，压入杆31为正六棱柱，且压入杆31的边长略小于蜂窝芯材40的孔眼的边长，以使压入杆31能够在不接触蜂窝芯材40的内壁情况下，沿蜂窝芯材40的轴向进入蜂窝芯材40的内部，以保证测试过程中的准确性。

[0064] 保护垫32也为正六边形，且保护垫32的边长与压入杆31的边长相等，且保护垫32与压入杆31的方位一致，以使保护垫32能够覆盖压入杆31的端面，以保证测试过程中的准确性。这样，如图5所示，在测试过程中，通过调整压入杆31的方位与蜂窝芯材40的孔眼的方位一致，使得压入杆31能够准确的压入蜂窝芯材40的孔眼内部，以准确地对内嵌隔板50施加载荷。

[0065] 在其他的一些实施例中，蜂窝芯材40的孔眼也可以为其他正多边形或者圆形等，压入杆31与保护垫32均为与蜂窝芯材40的孔眼一致的适配形状，本申请实施例对此不做限定。

[0066] 为了进一步保证在电子万能试验机的驱动下，压入单元能够稳定地对内嵌隔板50施加载荷，本申请实施例提供的测试设备还包括导向单元，导向单元与下压盘12固定连接，且上压盘11能够与导向单元滑动配合。

[0067] 如图1‑图2所示，导向单元包括第一导向杆21和第二导向杆22；上压盘11包括上压盘本体110、以及可拆卸地固定连接在上压盘本体110两侧的第一固定件111和第二固定件112，具体地，上压盘本体110周向上开设有连接螺纹孔，第一固定件111和第二固定件112均开设有与上压盘本体110开设的连接螺纹孔对应的通孔，以使螺纹紧固件能够可拆卸地固定连接上压盘本体110和第一固定件111、第二固定件112；同理，下压盘12包括下压盘本体
120，以及能够通过螺纹紧固件可拆卸地固定连接在下压盘本体120两侧的第三固定件121和第四固定件122。

[0068] 在其他的一些实施例中，上压盘本体110、第一固定件111、第二固定件112可以为一体式结构，下压盘本体120、第三固定件121、第四固定件122也可以为一体式结构，以提高上压盘11和下压盘12的强度。

[0069] 如图1‑图2所示，第一导向杆21与第一固定件111滑动配合，且第一导向杆21固定连接于第三固定件121的顶端；第二导向杆22与第二固定件112滑动配合，且第二导向杆112固定连接于第四固定件122的顶端。这样，使得上压盘11能够沿着第一导向杆21、第二导向杆22向待测试的蜂窝芯材40移动，保证了压入杆31压入过程的稳定性，提高了测试过程的准确性。

[0070] 为了进一步保证上压盘11移动过程的稳定性，如图1所示，第一固定件111与第一导向杆21之间设置有第一直线轴承23；第二固定件112与第二导向杆22之间设置有第二直线轴承24，这样，使得上压盘11在沿着第一导向杆21、第二导向杆22移动的过程中更加顺畅稳定，进一步保证了测试过程的稳定性和准确性。

[0071] 需要说明的是，本申请实施例提供的内嵌隔板的粘接性能测试设备中，各单元的零部件为通过板材或块材切割加工而成；各单元的零部件使用弹性合金材料，或其他满足强度、刚度、和适用温度要求的金属，高分子或陶瓷等材料制造。各单元的零部件使用的过程中具有较小的尺寸变形，不会产生内应力。各单元的零部件表面光洁，布置有倒角，不会对所测试的试样以及操作人员造成划伤等影响。

[0072] 本申请实施例提供的内嵌隔板的粘接性能测试设备进行测试时，首先将第二连接件14与电子万能试验机连接，以使下压盘12与电子万能试验机连接；之后将压入杆31安装于上压盘11，并将上压盘11穿过第一导向杆21和第二导向杆22，之后将第一连接件13与电子万能试验机连接，以使上压盘11连接电子万能试验机，之后将待测试的蜂窝芯材40放置于下压盘12上，并调试压入杆31的位置，使得压入杆31的方位与蜂窝芯材40的孔眼一致，之后启动电子万能试验机，以驱动压入杆31压入蜂窝芯材40的孔眼内部，并持续对内嵌隔板50施加载荷，以进行测试。

[0073] 本申请实施例还提供了一种内嵌隔板的粘接性能测试方法，采用上述测试设备，内嵌隔板的粘接性能测试方法包括如下步骤：

[0074] 在S1中，将待测的蜂窝芯材40置于大气环境下进行预处理，得到预处理后的蜂窝芯材40，大气环境温度为(23±2)℃和大气环境相对湿度为(50±10)％，放置24h进行预处理；

[0075] 在S2中，测量预处理后的蜂窝芯材40的孔眼边长w的数值、以及内嵌隔板50的厚度h的数值；

[0076] 在S3中，将测试设备进行组装，将压入杆31与上压盘11安装，将上压盘11与第一导向杆21、第二导向杆22组装，并将测试设备中的上压盘11和下压盘12分别与电子万能试验机连接；

[0077] 在S4中，将预处理后的蜂窝芯材40置于测试设备中进行测试操作，测试操作步骤包括：

[0078] S41：将预处理后的蜂窝芯材40放置在下压盘12上，并调整预处理后的蜂窝芯材40，使得预处理后的蜂窝芯材40的孔眼的形状范围与压入杆31的方位一致，以保证压入杆
31能够在不接触蜂窝芯材40的内壁的情况下压入蜂窝芯材40的内部，通过电子万能试验机控制上压盘11向下移动，使保护垫32的底面与蜂窝芯材40的上壁面处于同一水平位置，并将此时电子万能试验机的位移数据和载荷数据清零，以便于后续测试过程的数据记录；

[0079] S42：如图6所示，在粘接性能测试温度条件下，选取预处理后的蜂窝芯材40的中心孔眼为第1个待测点，然后至少间隔1个孔眼选取第2个待测点，以此类推选取多个待测点。

[0080] 需要说明的是，需要至少准备3个预处理后的蜂窝芯材40作为待测试样，且在每个预处理后的蜂窝芯材40上至少选取5个不同位置的孔眼进行测试，除非利用较少的蜂窝芯材40可以得到有效的结果，以保证测试结果的有效性。

[0081] 测量预处理后的蜂窝芯材40的上壁面与内嵌隔板50之间的距离l的数值，之后驱动上压盘11下降距离l，使得此时保护垫32能够与内嵌隔板50接触，且使得此时电子万能试验机显示的载荷数值不大于2N，或者其他较小载荷数值，以保证此时保护垫32与内嵌隔板50为接触状态，且此时压入杆31并未对内嵌隔板50施加过大载荷，不会影响后续测试过程。

[0082] S43：在粘接性能测试温度条件下，通过电子万能试验机控制上压盘11以速率v下降，实时观察电子万能试验机，以载荷值减小为最大载荷值的10%作为电子万能试验机的停机依据，使压入杆31对内嵌隔板50持续施加载荷，直至待测点的内嵌隔板50与蜂窝芯材40完全分离，重复上述步骤，直至完成所有待测点的测试，并获取上述过程中的载荷‑位移曲线，如图7所示，从而获得在压入杆31持续对内嵌隔板50施加载荷并使内嵌隔板50与蜂窝芯材40分离过程中的最大破坏载荷Pmax。

[0083] 在一些实施例中，速率v可以为1mm/min，或者其他能够满足测试过程的速率，本申请实施例对此不做限定。

[0084] 需要说明的是，在测试完成后，需要观察并记录每个孔眼的破坏后的状态，以选取有效的测试数据，以内嵌隔板50与蜂窝芯材40的孔眼完全分离，且分离处无明显缺陷的视为有效试验，选取为有效的测试数据。

[0085] 其中，S4还包括：将测试设备放置于高低温环境箱内，根据不同测试温度条件调节高低温环境箱，以使预处理后的蜂窝芯材40的测试环境达到相应的粘接性能测试温度条件，并保温30min，以保证测试环境的稳定。

[0086] S4还包括计算单元，计算单元能够在粘接性能测试温度条件下，通过测试设备获取预处理后的蜂窝芯材40中内嵌隔板50与蜂窝芯材40的粘接性能参数；粘接性能参数包括内嵌隔板50的剪切强度、内嵌隔板50累积破坏概率、内嵌隔板50平均剪切强度、内嵌隔板50的剪切强度的方差中的至少一者。

[0087] 其中，计算单元包括：在获取最大破坏载荷Pmax后，利用 ，计算出内嵌隔板50的剪切强度 ，单位为MPa；其中，Pmax为最大破坏载荷，单位为N，通过电子万能试验机测试获得；w为孔眼的边长，单位为mm；h为内嵌隔板50的厚度，单位为mm。

[0088] 在实际情况中，由于内嵌隔板50的内部形状缺陷以及内嵌隔板50与蜂窝芯材40之间的粘接工艺的稳定性，均会影响粘接效果，会使得计算得到的内嵌隔板50的剪切强度 的数据具有较大的分散性，因此本申请实施例提供的内嵌隔板的粘接性能测试方法通过Weibull分布来描述内嵌隔板50的剪切强度 的统计分布。

[0089] 计算单元还包括：利用 得到内嵌隔板50的破坏概率累积分布函数，其中， 为在内嵌隔板50的剪切强度 下，内嵌隔板50的累积破坏概率；m为Weibull分布的无量纲形状参数，m用来描述内嵌隔板50的剪切强度的分散性，通常m越大表示内嵌隔板50的剪切强度越集中； 为Weibull分布的尺寸参数，单位为GPa。

[0090] 由于上式 中，尺寸参数 和无量纲形状参数m未知，通过下列计算可得出：

[0091] 选取有效数据并通过 计算得出的内嵌隔板50的剪切强度 按照从小到大的顺序将剪切强度 排序，将第i个剪切强度记为σi，其中i=1,2,3…N（N为测试的蜂窝芯材40的有效数据的总数），利用 ，可计算得出在剪切强度σi下，内嵌隔板50发生破坏的概率Fi；

[0092] 对 上 式 的 两 边 同 时 取 自 然 对 数 ，得 到，利用σi和Fi，获得㏑σ与 之间的散
点图，如图8所示，对散点图进行线性拟合，线性拟合后得到的直线的斜率即为Weibull分布的无量纲形状参数m，利用线性拟合后得到的直线的截距可求得Weibull分布的尺寸参数；将无量纲形状参数m和尺寸参数 带入式 中，可计算出在剪切强
度σ下的内嵌隔板50的累积破坏概率F（σ）。

[0093] 如图8所示，可知决定系数R2=0.96804，由于在拟合程度判断标准中，R2越接近1则表示拟合效果越好，因此，利用 σi和Fi获得的散点图拟合的曲线的拟合效果较好，因此通过拟合曲线得出的无量纲形状参数m和尺寸参数 的数据也较为准确，使得累积破坏概率F（σ）能够较为准确的表示内嵌隔板50与蜂窝芯材40之间的破坏概率，以能够较为准确的反应内嵌隔板50与蜂窝芯材40之间的粘接性能。

[0094] 在计算单元中还包括：在粘接性能测试温度条件下，根据Weibull分布的期望值公式，利用 ，其中，Г为伽马函数，计算出内嵌隔板50的平均剪切强度 。

[0095] 在计算单元中还包括 ：在所述粘接性能测试温度条件下，利用，其中，Г为伽马函数，计算出内嵌隔板50的剪切强度的
方差D，从而可以得出内嵌隔板50的剪切强度的离散程度，以判断内嵌隔板50与蜂窝芯材40粘接效果的稳定性。

[0096] 本申请实施例提供的内嵌隔板的粘接性能的测试方法，通过对待测试的蜂窝芯材40与内嵌隔板50进行分离，获得剪切强度、累积破坏概率、平均剪切强度、剪切强度的方差等多个参数，为内嵌隔板50与蜂窝芯材40的粘接性能提供有效数据支撑，以为后续蜂窝芯材40的消声结构的设计和制备提供数据支撑。

[0097] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。