[發明專利]一種可連續調節葉片考核截面應力分布的高溫疲勞試驗夾具及方法

有效

• 申請號: 201611191402.X
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106644702B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 胡殿印;王榮橋;劉輝;劉茜;蔣康河
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01M5/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明涉及一種可連續調節葉片考核截面應力分布的高溫疲勞試驗夾具及方法，它的上、下夾頭裝在疲勞試驗機上，通過叉子、輪盤近似件和葉片組合夾具將葉片固定在試驗機上。該試驗夾具共包括四個關節，通過調節各個關節兩側的螺栓，可連續調整葉片與試驗機主軸的夾角，進而實現葉片的偏心拉伸。結合調整疲勞試驗機的拉伸載荷，可以實現渦輪葉片考核截面工作應力場的模擬。此外，在調節螺栓中套有壓緊彈簧，拆卸后可通過彈簧的恢復力保持螺栓的緊固長度恒定，從而避免重復調節。

技術領域

本發明屬于航空航天發動機技術領域，特別是涉及一種可連續調節葉片考核截面應力分布的高溫疲勞試驗夾具及方法。

背景技術

航空發動機渦輪葉片是發動機非常重要的零部件之一，高溫疲勞故障是其主要失效模式，因此需要針對該類型葉片進行高溫疲勞試驗來確定其安全使用壽命。然而，渦輪葉片疲勞壽命試驗面臨的一個關鍵問題是對葉片服役過程中所承受的機械載荷進行模擬。

在實驗室條件下，通常采用拉伸疲勞試驗機對渦輪葉片進行加載。疲勞試驗機提供的拉伸載荷為集中力，在垂直于載荷的平面上只能產生均勻應力場，因此需要調節葉片與加載主軸的夾角，實現渦輪葉片的偏心拉伸，將單軸的拉伸載荷分解出使渦輪葉片產生彎曲、扭轉變形的分量，進而調整葉片考核截面的應力分布。沈陽發動機設計研究所研制的A714D氣冷渦輪葉片熱/機械復合疲勞試驗器采用尼龍帶傳遞機械載荷，并實現葉片應力場的模擬。由于尼龍耐高溫、抗拉強度等性能均差于鋼，而TM F試驗裝置的環境溫度較高、承受的機械載荷較大，長期試驗會引起尼龍的磨損、老化、伸長等問題，導致該試驗器的載荷控制精度較低。北航研制的一種空心氣冷渦輪葉片熱機械疲勞試驗系統，采用墊片調節渦輪葉片與疲勞試驗機主軸的夾角，實現渦輪葉片的工作應力場模擬。但每次調節時均需拆卸夾具，且調節量不連續，為墊片厚度的整數倍。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種可連續調節葉片考核截面應力分布的高溫疲勞試驗夾具及方法，它能連續改變葉片與拉伸疲勞試驗機主軸的夾角，實現了用單軸拉伸疲勞試驗機對渦輪葉片考核界面應力分布的模擬，且能夠在拆卸后保持調節螺栓的緊固長度恒定，避免重復調節。