[發明專利]葉片疲勞非接觸測量閉環振動測試方法

有效

• 申請號: 201310073338.5
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103175667A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 吳國雄;張允甲
• 申請（專利權）人: 蘇州東菱振動試驗儀器有限公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 孫東風;王鋒

技術領域

本發明涉及一種葉片振動疲勞的方法，尤其涉及一種非接觸測量實現閉環振動完成葉片疲勞的測試方法。

背景技術

在航空發動機運行過程中，常常會因為葉片失效而導致各類故障，甚至會產生機毀人亡的后果，其失效主要表現為葉身裂紋、折斷，葉尖磨損，葉片變形等。而葉片失效在很大程度上與葉片結構和葉片材料的耐疲勞程度有關。為此，在葉片設計過程中會對葉片的結構和葉片的材料進行疲勞測試，最大限度的提高葉片的使用壽命。

現有葉片疲勞測試主要有二種方法，一是采用液壓伺服作動器加力，同時測量葉片的應變量，通過調節加裁力的大小來達到葉片所需的應變量，當葉片的應變量確定后液壓伺服作動器進行往復運動，從而實現葉片的疲勞測試。采用此類方法對葉片進行疲勞測試周期長，效率低；同時受到液壓伺服作動器尺寸的限制，無法對小葉片進行疲勞測試；二是采用振動臺來實現葉片的疲勞測試，此方法是將葉片固定在工作臺面上，采用激光位移傳感器進行監測，根據監測數據來調整振動臺的振動量級，屬于開環測試，在整個測試過程中要不斷通過人工調整才能完成一個葉片的測試，測試的效率較低。因此尋求一種操作簡單，高效快捷的測試方法來對葉片進行疲勞測試是業內人員迫切需求的。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種葉片疲勞非接觸測量閉環振動測試方法，其操作簡單，高效快捷，能自動完成測試過程，并獲得真實、準確的測試結果，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種葉片疲勞非接觸測量閉環振動測試方法，包括：

（1）將葉片固定設置于一電動振動臺的工作臺面上，并在所述工作臺面上安裝至少一加速度傳感器，且將所述加速度傳感器輸出的信號輸入至少用以控制所述電動振動臺進行正弦掃頻的測量控制單元中，形成閉環控制；

（2）以所述測量控制單元控制所述電動振動臺在所述葉片的共振點進行振動，同時在所述葉片受力部位設置至少一應變傳感器以測量葉片的應力，并將測得的應力與所述葉片上一選定部位的振幅比較，以確定應力與所述葉片選定部位的振幅的對應關系，進而確定給定應力所對應的所述葉片選定部位的給定振幅，繼而采用至少一傳感單元測量所述葉片選定部位的振幅并輸入到所述測量控制單元中形成閉環控制，開始循環計數；

（3）將所述葉片選定部位的振幅保持于所述給定振幅，繼續在所述葉片的共振頻率上進行振動試驗，同時依據所述葉片共振頻率的變化，以所述測量控制單元實時調整所述電動振動臺的激振頻率至與所述葉片的共振頻率一致，并且在調整過程中保持所述葉片選定部位的振幅與所述葉片應力的對應關系；

（4）分別設定與所述葉片的共振頻率相關的第一設定值和一第二設定值作為葉片出現裂紋的判別依據和葉片失效的判別依據，并且：

當與所述第一設定值為相同性質的測定值和所述第一設定值的差值在一第一閾值范圍內并穩定一設定時間后，以所述測量控制單元記錄當前循環數，

以及，當與所述第二設定值為相同性質的測定值和所述第二設定值的差值在第二閾值范圍內時，以所述測量控制單元記錄當前循環數并至少使所述電動振動臺停機；

或者，當達到目標循環數，而與所述第一設定值及第二設定值為相同性質的測定值和第一設定值及第二設定值的差值與第一閾值范圍及第二閾值范圍無關時，則至少以所述測量控制單元使所述電動振動臺停機；

所述測定值是由測量控制單元在測試過程中測得，并與葉片共振頻率相關。

進一步的，所述測量控制單元包括至少用以測量加速度、速度、位移和應力中的任意一種的測量模塊。

優選的，所述葉片的選定部位選用葉尖。

所述傳感單元包括非接觸測量單元，所述非接觸測量單元包括激光位移傳感器。

所述應變傳感器包括貼在所述葉片受力部位的應變片。

作為較佳實施方案之一，所述第一設定值和第二設定值分別采用第一設定頻率值和第二設定頻率值，

其中，當所述葉片的共振頻率與所述第一設定頻率的差值在第一閾值范圍內并穩定一設定時間后，以所述測量控制單元記錄當前循環數，

以及，當所述葉片的共振頻率與所述第二設定頻率的差值在第二閾值范圍內時，則以所述測量控制單元記錄當前循環數并至少使所述電動振動臺停機；

或者，當達到目標循環數，而所述葉片的共振頻率和所述第一設定頻率及第二設定頻率的差值與第一閾值范圍及第一閾值范圍均無關時，則至少以所述測量控制單元使所述電動振動臺停機。