空間相機(jī)光學(xué)件用XM23膠的楊氏模量測定和選用

高超 羅世魁 陳芳 史姣紅

?

空間相機(jī)光學(xué)件用XM23膠的楊氏模量測定和選用

高超 羅世魁 陳芳 史姣紅

（北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）

空間相機(jī)光學(xué)件與結(jié)構(gòu)件裝配時(shí)，通常使用膠接的工藝方法。XM23膠作為常用的膠接劑，其楊氏模量直接影響組件基頻以及光學(xué)件卸載熱應(yīng)力、裝配應(yīng)力的能力，進(jìn)而影響光學(xué)系統(tǒng)的性能。已有的工程實(shí)例表明，XM23膠的楊氏模量會(huì)在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)。從目前掌握的試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，此數(shù)值在1.2~3.0MPa之間，所以需要在每次用膠前對(duì)其楊氏模量進(jìn)行測定。文章首先設(shè)計(jì)了拉伸試驗(yàn)試件，通過對(duì)拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理獲得膠樣的名義模量；其次，通過有限元方法將名義模量換算為真實(shí)模量，并利用“高分二號(hào)”（GF-2）衛(wèi)星相機(jī)模型對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)；再次，給出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，XM23膠選用的一般方法；最后，通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同批次膠的楊氏模量會(huì)變化，同一批次膠在儲(chǔ)存期內(nèi)，隨著時(shí)間的增長楊氏模量會(huì)不斷下降，促進(jìn)劑的配比對(duì)楊氏模量沒有影響，利用此特點(diǎn)可以縮短產(chǎn)品的研制時(shí)間。

室溫硫化膠 楊氏模量 拉伸試驗(yàn) 有限元仿真 空間相機(jī)

0 引言

由于減振、熱應(yīng)力卸載、微裝配應(yīng)力實(shí)現(xiàn)等目的，空間相機(jī)光學(xué)件與結(jié)構(gòu)件裝配時(shí)，常常采用注膠、抹膠、膠墊壓緊等膠接方式，也取得了成熟的在軌應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[1-5]。XM23膠是一種室溫硫化硅橡膠（RTV），多用于航空產(chǎn)品密封和粘接。由于其使用溫度范圍寬、剝離強(qiáng)度高、抗輻射性能好，可以很好地匹配空間相機(jī)的使用需求，所以越來越多地應(yīng)用到空間相機(jī)上[6]。

光學(xué)件設(shè)計(jì)時(shí)，一般需要考慮組件基頻及其應(yīng)力卸載能力，這直接依賴于膠接劑的分布、體積和楊氏模量。通過仿真可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)楊氏模量不同時(shí)，膠接劑的分布（影響卸載能力）及體積（影響基頻）也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，因此膠接劑的楊氏模量是一個(gè)重要的材料參數(shù)，必須在設(shè)計(jì)或工藝實(shí)施初期就找準(zhǔn)這個(gè)參數(shù)。

XM23膠是作為密封劑研制的[7]，廠家給出的技術(shù)指標(biāo)以剝離強(qiáng)度、伸長率等為主，而楊氏模量則需要在實(shí)際使用前進(jìn)行測定。本文參照國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了拉伸試驗(yàn)試件，通過比對(duì)試驗(yàn)曲線及有限元仿真結(jié)果，確定該試件用膠的楊氏模量。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，XM23膠的楊氏模量不是一個(gè)固定的參數(shù)。不同批次的膠，其楊氏模量不同；即使是同一批次的膠，在其儲(chǔ)存期內(nèi)，其楊氏模量是緩慢下降的。從已經(jīng)掌握的近10批次膠，20多組試驗(yàn)結(jié)果來看，此數(shù)值在1.2~3.0MPa之間，而80%以上的數(shù)據(jù)集中在1.5~2.5MPa范圍內(nèi)。對(duì)于光學(xué)件的粘接來說，這種參數(shù)上的差異意味著注膠量的變化，一旦膠量與設(shè)計(jì)值不匹配，就會(huì)造成組件基頻下降以及光學(xué)件裝框后的面形惡化。所以每次用膠前必須測定本次用膠的楊氏模量，并根據(jù)結(jié)果調(diào)整用膠方案。

1 XM23膠楊氏模量測定

測定XM23膠的楊氏模量時(shí)，首先制備相應(yīng)的試驗(yàn)件，然后進(jìn)行靜力拉伸試驗(yàn)，在利用有限元軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，最終得到該批次膠樣的楊氏模量。

1.1 試件選型

對(duì)橡膠進(jìn)行拉伸試驗(yàn)來測定其材料參數(shù)或剝離強(qiáng)度的方法在各類標(biāo)準(zhǔn)中有不同的規(guī)定，其中常見的試樣形式有：單板型[8]、兩板型[9]、四板型[10]、環(huán)型[11]、啞鈴型[11]等。其中啞鈴型試件需要專用模具及設(shè)備來進(jìn)行制備；單板型試件用于測量橡膠與金屬90°剝離強(qiáng)度，通過試驗(yàn)曲線難以換算材料的楊氏模量；環(huán)型試樣和兩板型試樣試驗(yàn)時(shí)方向誤差較大，數(shù)據(jù)分離性大，得到的試驗(yàn)結(jié)果存在較大的誤差；四板型試樣制備相對(duì)簡單，無需專用模具，且試驗(yàn)加載方向性好，批次試驗(yàn)結(jié)果一致性好，可信度高，所以本文采用四板型試樣來進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

圖1為四板型拉伸試驗(yàn)件示意圖，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以很好地保證拉伸試驗(yàn)機(jī)加載時(shí)，膠層受到純剪切作用；試件通過結(jié)構(gòu)定位后進(jìn)行注膠，膠斑固化后撤去定位結(jié)構(gòu)并刮去溢出部分膠樣，即可進(jìn)行試驗(yàn)。

圖1 四板型拉伸試驗(yàn)件

1.2 拉伸試驗(yàn)

對(duì)圖1中的試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)[12]，就可以得到加載力—位移曲線。為減小誤差，每次拉伸試驗(yàn)會(huì)使用5~6個(gè)試件，一組典型的試驗(yàn)結(jié)果曲線見圖2。由于加載初期設(shè)備及試件存在空程、初期加載速率不穩(wěn)定等原因，起始段通常會(huì)有臺(tái)階狀非線性段，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)舍去此段。選取試驗(yàn)曲線的線性段，通過式（1）~式（4）推算，就可以獲得此試件的名義模量[10]。對(duì)各個(gè)試件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平均，就可以得到本批膠的名義模量。

圖2 一組試件的加載力—位移曲線

（3）剪切模量

由胡克定律可知，楊氏模量

（4）

式中為泊松比，對(duì)于XM23膠，此參數(shù)固定取為0.47[13]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

圖3為受約束膠層受剪時(shí)示意圖[14]，膠層受剪切時(shí)是存在剪切應(yīng)變的，而由于金屬板的存在，膠接面上剪切應(yīng)變?yōu)榱?，最終膠層變形行為表現(xiàn)為“凸出”。顯然，只有在膠接面處作用面積為，實(shí)際膠層受力時(shí)的等效面積是大于的。所以式（2）得到的剪應(yīng)力以及式（1）得到的剪應(yīng)變只是名義值，而非真實(shí)值，這與經(jīng)典的材料力學(xué)單軸拉伸試驗(yàn)中試件屈服后的頸縮現(xiàn)象[15~16]相似。使用有限元方法，可以真實(shí)地模擬試樣拉伸試驗(yàn)的物理過程：建立試件的有限元模型，在模型上加載，調(diào)整預(yù)先給定的楊氏模量，使得仿真得到的位移值為，最終即可得到與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的XM23膠的楊氏模量[17-19]。

圖3 受約束膠層受剪時(shí)示意

圖4為某批次試件試驗(yàn)曲線圖。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，位移為1mm時(shí)，加載力為149.48N；位移為8mm時(shí)，加載力為785.095N。試件膠層厚度為5mm，粘接面尺寸為25mm×20mm，由式（1）~式（4）可得，=1.744MPa。

按照上述仿真方法，設(shè)定加載力為635.615N，調(diào)整為3.07MPa時(shí)，得到試件位移為7mm，如圖5。此例中，仿真得到的楊氏模量與用試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接得到名義值差別在40%以上。

圖4 某批次試件試驗(yàn)曲線圖

圖5 試件拉伸仿真結(jié)果圖（位移）

1.4 方法驗(yàn)證

圖6為某空間相機(jī)有限元模型。相機(jī)由主體與柔性支桿組成，其中柔性支桿與相機(jī)通過XM23膠連接。仿真結(jié)果表明，相機(jī)的主要模態(tài)都出現(xiàn)在柔性支桿上，當(dāng)膠量不變時(shí)，其基頻直接由XM23膠的楊氏模量確定。此相機(jī)使用的XM23膠經(jīng)過拉伸試驗(yàn)，由1.2節(jié)中計(jì)算方法得到的名義模量為1.53MPa，由有限元模型修正后計(jì)算得到的楊氏模量值為2.51MPa。

圖6 某空間相機(jī)有限元仿真模型

表1列出了通過有限元仿真和試驗(yàn)分別得到的相機(jī)前三階基頻，可以看到，以2.51MPa作為計(jì)算參數(shù)獲得的相機(jī)基頻與試驗(yàn)結(jié)果吻合，可以認(rèn)為1.3節(jié)中提出的XM23膠楊氏模量的仿真方法準(zhǔn)確、可靠。

表1 某相機(jī)仿真及試驗(yàn)獲得的基頻

Tab.1 FEA and experiment results of base frequencies for a space camera Hz

2 基于楊氏模量的光學(xué)件用XM23膠的選用方法

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與XM23膠的選用

在進(jìn)行光學(xué)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)進(jìn)行大量的仿真，這就需要給定XM23膠的材料參數(shù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，XM23膠的楊氏模量并非固定值，所以可以在設(shè)計(jì)階段先給出一個(gè)初始值（如2.0MPa），并在設(shè)計(jì)膠斑時(shí)留出注膠量的調(diào)整范圍。利用1.3節(jié)的方法，根據(jù)某批次試樣的試驗(yàn)結(jié)果可以確定XM23膠的楊氏模量，從而進(jìn)行膠斑面積調(diào)整。

在設(shè)計(jì)階段，可以近似地認(rèn)為模量與膠斑體積呈反比關(guān)系。目前所得到的XM23膠楊氏模量值一般在1.5~2.5MPa的范圍內(nèi)。對(duì)于2.0MPa的初始值來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只需保證±20%的體積調(diào)整量就可以了，而通常進(jìn)行膠斑設(shè)計(jì)時(shí)，膠斑半徑的可調(diào)范圍要遠(yuǎn)比這大得多。

在獲得實(shí)際用膠的真實(shí)楊氏模量之后，就應(yīng)該進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)算，確定最終的用膠體積。當(dāng)設(shè)計(jì)調(diào)整范圍不夠時(shí)，就應(yīng)該更換所使用的XM23膠。當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)間充?；蚬r簡單時(shí)，也可以進(jìn)行極限設(shè)計(jì)：確定允許選用的XM23膠楊氏模量的上下限，一旦實(shí)測值超出此范圍，就直接棄用此批次膠。

2.2 促進(jìn)劑配比的影響

XM23膠由四組分構(gòu)成，分別是基膏（組分一）、增粘劑（組分二）、硫化膏（組分三）、促進(jìn)劑（組分四）。配制時(shí)，前三者質(zhì)量比例固定，為1 000∶70∶15，而促進(jìn)劑則在0.7~1.5之間，調(diào)整促進(jìn)劑的質(zhì)量配比，可以獲得不同的硫化時(shí)間。對(duì)于硫化橡膠來說，硫化過程是橡膠大分子鏈發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，最終形成三維網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)的過程。實(shí)際上就是把塑性的膠料轉(zhuǎn)變成具有高彈性橡膠的過程[20]。硫化時(shí)間越短，交聯(lián)反應(yīng)越快，網(wǎng)構(gòu)形成越快，橡膠內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力就越大。對(duì)于面型要求高、工況復(fù)雜的光學(xué)件，一般選用長硫化時(shí)間。而通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫化時(shí)間長短對(duì)于XM23膠的楊氏模量沒有影響。圖7為某批次XM23膠不同促進(jìn)劑配比試樣的拉伸試驗(yàn)曲線。從圖中可見，不同試樣曲線斜率基本一致，無顯著差別。而隨著促進(jìn)劑配比的增大，試件的失效提前，承載能力明顯下降，膠的剝離強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的強(qiáng)度裕度不大時(shí)，需要謹(jǐn)慎選擇促進(jìn)劑配比。

圖7 不同促進(jìn)劑配比試驗(yàn)曲線

2.3 儲(chǔ)存期的影響

XM23膠儲(chǔ)存期不長，單批次膠基材的儲(chǔ)存期為6個(gè)月，同一批次膠的楊氏模量在儲(chǔ)存期初期和末期存在差異。如某批次膠出廠時(shí)期為2015年7月，采購后測定其楊氏模量為2.4MPa，而2016年1月再次使用前測得楊氏模量降為1.3MPa；另一批次膠2014年8月測得楊氏模量為2.5MPa，2015年1月測得楊氏模量為1.7MPa。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，XM23膠的楊氏模量隨儲(chǔ)存時(shí)間緩變，通常呈下降趨勢，而不同批次膠下降程度不同。

由上所述，光學(xué)件用XM23膠在選用時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：

1）XM23膠的楊氏模量是一個(gè)變化值，不同批次、不同儲(chǔ)存時(shí)期的膠楊氏模量不同；

2）當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)敏感于XM23膠的楊氏模量時(shí)，必須在設(shè)計(jì)初期預(yù)留調(diào)整余量，并在每次工藝實(shí)施前進(jìn)行楊氏模量確定；

3）根據(jù)實(shí)際得到的楊氏模量，確定此批膠是否適用，膠量是否進(jìn)行調(diào)整；

4）促進(jìn)劑配比對(duì)楊氏模量影響不大，可以使用高促進(jìn)劑配比進(jìn)行試樣制作，使用低促進(jìn)劑配比進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，以提高效率，壓縮研制周期。

3 結(jié)束語

XM23膠的楊氏模量作為光學(xué)件設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要參數(shù)并不是固定的，這就使得每次使用前，需要對(duì)此參數(shù)進(jìn)行測定。本文參照國家標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種通過拉伸試驗(yàn)結(jié)合有限元仿真來獲取XM23膠楊氏模量的方法。通過仿真和振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)，驗(yàn)證了此方法的有效性。以此方法為基礎(chǔ)，對(duì)不同促進(jìn)劑配比、不同批次及儲(chǔ)存期內(nèi)不同時(shí)期XM23膠的楊氏模量進(jìn)行了測定，從而給出了使用XM23膠進(jìn)行膠接的光學(xué)件設(shè)計(jì)時(shí)選膠的一般方法。從現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及工程實(shí)例來看，XM23膠的楊氏模量在1.2~3.0MPa之間，且與膠的批次、儲(chǔ)存時(shí)期有關(guān)，促進(jìn)劑的配比對(duì)此影響不大，但會(huì)影響膠的剝離強(qiáng)度。

(References)

[1] 盛磊. 俄羅斯宇航工程中常用的膠粘劑[J]. 航天返回與遙感, 2001, 22(2): 48-55.SHENG Lei. Main Adhesives Applied in Russian Aerospace[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2001, 22(2): 48-55.(in Chinese)

[2] 劉強(qiáng), 何欣, 張峰. 航天光學(xué)遙感器指向鏡用膠選擇[J]. 紅外與激光工程, 2014, 43(z1): 183-187.LIU Qiang, HE Xin, ZHANG Feng. Choice of Adhesive Applying in Pointing Prism for Aerospace Optics Remote Sensor[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(z1): 183-187.(in Chinese)

[3] 王奇?zhèn)b, 程剛, 蔣世磊, 等. 環(huán)氧樹脂膠在光學(xué)部件粘接中的應(yīng)用[J]. 粘接, 2003, 24(3): 33-35.WANG Qixia, CHENG Gang, JIANG Shilei, et al. Application of Epoxy Resin Structural Adhesive in Optical Instruments[J]. Adhesion in China, 2003, 24(3): 33-35.(in Chinese)

[4] 馬文坡. 航天光學(xué)遙感技術(shù)[M]. 北京: 中國科技出版社, 2011.MA Wenpo. Space Optical Remote Sensing Technology[M]. Beijing: China Science & Technology Press, 2011.(in Chinese)

[5] 邸明偉, 張麗新, 何世禹, 等. 室溫硫化硅橡膠及其在航天器上的應(yīng)用[J]. 宇航材料工藝, 2005, 35(4): 7-11.DI Mingwei, ZHANG Lixin, HE Shiyu, et al. RTV Silicone Rubber and Its Application in Spacecraft[J]. Aerospace Materials & Technology, 2005, 35(4): 7-11.(in Chinese)

[6] 陳世平. 空間相機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[M]. 北京: 宇航出版社, 2003.CHEN Shiping. Design and Test for Space Camera[M]. Beijing: The Astronautics Press, 2003. (in Chinese)

[7] 顏鳴皋. 中國航空材料手冊(cè)[M]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2002.YAN Minggao. China Aeronautical Materials Handbook[M]. Beijing: China Standards Press, 2002. (in Chinese)

[8] 中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部. GB7760-1987 硫化橡膠與金屬粘合的測定單板法[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1987.China Ministry of Chemical Industry. GB7760-1987 Rubber, Vulcanized-determination of Adhesion to Metal-one-plate Method[S]. Beijing: China Standards Press, 1987. (in Chinese)

[9] 中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部. GB/T13936-1992硫化橡膠與金屬粘接拉伸剪切強(qiáng)度測定方法[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1993.China Ministry of Chemical Industry. GB/T13936-1992 Rubber, Vulcanized-method for Determination of Strength Properties of Adhesive to Metal in Shear by Tension Loading[S]. Beijing: China Standards Press, 1993. (in Chinese)

[10] 中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部. GB/T12830-1991硫化橡膠或熱塑性橡膠與剛性板剪切模量和粘合強(qiáng)度的測定四板剪切法[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1992.China Ministry of Chemical industry. GB/T12830-1991 Rubber, Vulcanized or Thermoplastic-determination of Shear Modulus and Adhesion to Rigid Plates-quadruple Shear Methods[S]. Beijing: China Standards Press, 1992. (in Chinese)

[11] 中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部. GB/T528-1998硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1999.China Ministry of Chemical Industry. GB/T528-1998 Rubber, Vulcanized or Thermoplastic-determination of Tensile Stress-strain Properties[S]. Beijing: China Standards Press, 1999. (in Chinese)

[12] 王雪坤, 王春光, 史宏斌. 柔性接頭彈性件壓縮剪切聯(lián)合加載試驗(yàn)研究及數(shù)值分析[J]. 固體火箭技術(shù), 2011, 34(3): 364-368.WANG Xuekun, WANG Chunguang, SHI Hongbin. Compression-shear-combined Loading Experiment Studies and Nnumerical Analysis of Flexible Joint Elastomer[J]. Journal of Solid Rocket Technology, 2011, 34(3): 362-368.(in Chinese)

[13] 聞邦椿. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.WEN Bangchun. Machine Design Handbook[M]. Beijing: China Machine Press, 2013.(in Chinese)

[14] 道爾, 基恩伯格, 邁克爾斯. 光機(jī)集成分析：2版[M]. 連華東, 王小勇, 徐鵬，譯. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2015.DOYLE K B, GENBERG V L, MICHEL G J. Integrated Optomechanical Analysis:2nd ed[M]. Trans. LIAN Huadong, WANG Xiaoyong, XU Peng. Beijing: National Defense Industry Press, 2015.(in Chinese)

[15] 范欽珊. 材料力學(xué)[M]. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2005.FAN Qinshan. Mechanics of Materials [M]. 2nd ed. Beijing: Higher Education Press, 2005.(in Chinese)

[16] 羅世魁, 曹東晶, 蘭麗艷, 等. 基于表觀拉壓模量與剪切模量差異的空間反射鏡支撐[J]. 航天返回與遙感, 2016, 37(1): 41-47.LUO Shikui, CAO Dongjing, LAN Liyan, et al. Support Technique of Space Mirror Based on Diversity between Apparent Young Modulus and Shear Modulus[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2016, 37(1): 41-47.(in Chinese)

[17] 韓旭, 吳清文, 董得義, 等. 室溫硫化膠層建模在透鏡結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[J]. 光學(xué)精密工程, 2010, 18(1): 118-125.HAN Xu, WU Qingwen, DONG Deyi, et al. Application of RTV Adhesive Modeling to Structure Analysis of Reflective Mirror[J]. Opt. Precision Eng, 2010, 18(1): 118-125.(in Chinese)

[18] 李剛, 林建平, 王立影, 等. 鋼板與鋁合金板膠接接頭力學(xué)性能的有限元分析[J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程, 2007, 16(3): 106-109.LI Gang, LIN Jianping, WANG Liying, et al. Finite Element Analysis on Mechanical Behavior of Adhesive Joint of Steel Sheet and Aluminum Alloy Sheet[J].Computer Aided Engineering, 2007, 16(3): 106-109.(in Chinese)

[19] 夏美玲, 盧超, 門平, 等. 幾何尺寸對(duì)膠接接頭強(qiáng)度影響的有限元模擬[J]. 宇航材料工藝, 2010, 40(6): 38-40.XIA Meiling, LU Chao, MEN Ping, et al. Finite Element Modeling of Effect of Geometry on Adhesive Joints Strength[J].Aerospace Materials & Technology, 2010, 40(6): 38-40.(in Chinese)

[20] 布萊德森. 橡膠化學(xué)[M]. 王夢蛟, 戴輝松, 曾澤新, 等譯. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1985. Bryason J A. Rubber Chemistry[M]. Trans. WANG Mengjiao, DAI Huisong, ZENG Zexin, et al. Beijing: Chemical Industry Press, 1985.(in Chinese)

（編輯：王麗霞）

Young’s Modulus Determination and Selection for XM23 Glue Used in Space Camera Optics

GAO Chao LUO Shikui CHEN Fang SHI Jiaohong

（Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）

Bonding technique is frequently used in assembly of optical components and structures. XM23 glue is a common adhesive whose Young’s modulus directly affects the base frequency of the components, the reloading of thermal stress and assembly stress, finally influences the optical system performance. Engineering examples show the Young’s modulus of XM23 fluctuates from 1.2MPa to 3MPa, so the determination of XM23’s Young’s modulus before using is necessary. In this paper, firstly, an extension experiment sample is designed and nominal modulus is obtained from experiment data processing. Secondly, nominal modulus is converted to real modulus via FEA method and corrected by GF-2 camera model. Thirdly, choosing principle of XM23 glue in structural design is given. Finally, a series of contrast experiments demonstrate the Young’s modulus changes for diverse batches and periods, but the influence of accelerator ratios is slight.

room temperature vulcanization; Young’s modulus; extension experiment; finite element simulation; space camera

TB30

A

1009-8518(2017)02-0048-07

10.3969/j.issn.1009-8518.2017.02.007

2016-11-30

國家重大科技專項(xiàng)工程

高超，男，1983年生，2008年獲北京大學(xué)一般力學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位，工程師。研究方向?yàn)檫b感相機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。E-mail：106201@163.com。