環(huán)氧膠接超薄光學(xué)反射鏡的粘接應(yīng)力研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，超薄反射鏡面在很多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。其中在空間偵察相機、太空望遠鏡、微波天線、空間望遠鏡、能量聚集器、照相系統(tǒng)等光學(xué)工程技術(shù)方面的應(yīng)用更為廣泛。
　　在超薄光學(xué)反射鏡的結(jié)構(gòu)中，鏡面的變形會直接影響到反射鏡的工作效率。影響鏡面變形的因素除了鏡面的加工誤差，以及鏡面的支撐系統(tǒng)產(chǎn)生附加的鏡面誤差外，鏡面與支撐系統(tǒng)的連接工藝同樣是造成鏡面誤差的一大因素。由于傳統(tǒng)的焊接、螺接的固定連接工藝操作復(fù)雜，且對組件本身破

2、環(huán)程度大，并不適合光學(xué)器件的連接，所以在光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中廣泛采用操作方便、成本低的粘接工藝。
　　本文研究了光學(xué)反射鏡結(jié)構(gòu)中因粘接工藝而產(chǎn)生的粘接應(yīng)力，以及粘接連接對鏡面面形的影響。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)首先介紹了粘接結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用，以及粘接結(jié)構(gòu)中的相關(guān)技術(shù)。介紹了有限元分析法的理論基礎(chǔ)及有限元法在應(yīng)力分析中的應(yīng)用。
　　(2)理論分析了超薄鏡面的粘接應(yīng)力產(chǎn)生機理，研究了粘接應(yīng)力的分布規(guī)律以及對鏡面面形的影響。

3、其中，粘接熱應(yīng)力是由于銦鋼、環(huán)氧膠和鏡面的熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生的。研究表明粘接熱應(yīng)力主要集中在粘接區(qū)域的邊緣位置，環(huán)氧樹脂膠層可以通過適當(dāng)?shù)奈灰漆尫?。有限元模型的仿真分析可?選擇彈性模量較小的環(huán)氧膠能有效降低粘接熱應(yīng)力，對于尺寸大小為8mm*8mm的鏡面，控制環(huán)氧膠層粘接半徑在1.5ram左右，粘接層厚度盡量低于0.1ram時，能使得粘接應(yīng)力最低。通過添加2mm高的凸出石英小柱來改進鏡面結(jié)構(gòu)，也能有效轉(zhuǎn)移粘接應(yīng)力，降低對鏡面的破環(huán)程

4、度。
　　(3)理論分析和實驗測試了環(huán)氧膠固化過程中的內(nèi)應(yīng)力。環(huán)氧膠層在其固化過程中的內(nèi)應(yīng)力是粘接應(yīng)力的重要組成部分。在理論分析環(huán)氧膠固化過程的基礎(chǔ)上，本文采用電測法研究了環(huán)氧膠固化中的應(yīng)變隨時間變化規(guī)律，實驗表明環(huán)氧膠層的內(nèi)應(yīng)力主要是在固化后期形成的;影響環(huán)氧膠固化過程的參數(shù)之一是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，本文采用差示掃描量熟法測量了不同配比的環(huán)氧膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)果表明當(dāng)環(huán)氧樹脂與固化劑的比例為1.5∶1時玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為65.7℃