[實用新型]燕尾型微動疲勞實驗系統

有效

• 申請號: 201721248108.8
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN207423505U
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 韓琦男;施惠基;張成成;鄧國堅;任遠;高靖云;嵇應鳳
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本實用新型公開了一種燕尾型微動疲勞實驗系統，包括：第一夾具，第一夾具內限定出一端敞開的容納槽，容納槽內設有軸向對稱的兩個摩擦面；試件，試件包括彼此相連的試驗段和連接段，試驗段被構造成燕尾型，試驗段容納在容納槽內，且試驗段具有兩個試驗面，兩個試驗面分別與兩個摩擦面接觸；第二夾具，第二夾具可拆卸地與連接段相連。根據本實用新型實施例的燕尾型微動疲勞實驗系統，具有可以很好的評估渦輪盤榫槽結構方案和實驗數據準確等優點。

技術領域

本實用新型涉及航空發動機技術領域，具體地，本實用新型涉及一種燕尾型微動疲勞實驗系統。

背景技術

“緊固”配合的接觸在力振動、溫度循環變化等交幅變化載荷的耦合作用下，接觸面之間會發生位移幅度在微米量級的相對運動，稱為微動。結構件接觸面間的微動會促進損傷處產生裂紋、裂紋擴展甚至到斷裂，這個過程被稱為微動疲勞。微動造成的失效廣泛發生在各個工業領域，會加速結構件的破壞，導致一些緊固件結構壽命顯著下降，是導致結構件破壞的重要原因之一。

在更重要的一些安全性要求高的工業領域，如航空工業和核工業領域，微動更是造成故障的重要來源。據統計，在航空發動機的故障中，約有1/6是由微動引起的。航空發動機的渦輪盤與葉片之間是一個燕尾榫形連結，發動機渦輪盤極高轉速、變速、振動、葉片氣動力造成的慣性力和高溫造成的溫度載荷(約600℃)構成了接觸面的接觸載荷。在這種載荷下，接觸區域的邊緣會產生很高的應力集中和磨損，導致裂紋的產生和疲勞壽命的下降，使得微動疲勞成為榫接結構的主要失效模式。這一微動問題已經得到重視。

為提高航空發動機壽命，減少榫槽結構微動失效的發生，需確定影響微動疲勞壽命的因素。但目前唯一制定出且被廣泛接受的微動疲勞實驗標準是日本工程力學學會(Japan Society of Mechanical Engineers,JSME)2002年制定的。但此標準實驗方法不符合發動機渦輪盤和葉片根部的燕尾型接觸型式，因此不能給出發動機高溫部件在運行工況下微動疲勞損傷演化規律。同時中國專利說明書CN201610835317公開了一種微動疲勞實驗用試件裝夾裝置，該裝置可以實現高溫下實現微動疲勞加載，但同樣無法模擬渦輪盤和葉片根部的燕尾型接觸型式。美國空軍Golden等人設計燕尾型接觸夾具，很好地模擬了燕尾槽型榫槽配合面的真實接觸和載荷等條件，在變量因素上又比較準確可控，實驗的建立條件也比較簡單，實驗成本低，受到了美國空軍實驗室和ASTM的大力支持。改實驗模型已經建立為美國空軍實驗標準AFRL-RX-WP-TP-2009-4207，并且得到ASTM的認可。但其模型所需試樣尺寸較大，高溫合金的利用率不高。

現有技術的微動疲勞實驗實現系統具有如下缺點：該裝置無法模擬渦輪盤和葉片根部的燕尾型接觸型式，得到的接觸疲勞數據不準確，不能很好的評估渦輪盤榫槽結構方案，減少因微動損傷引起的葉片榫槽連接失效。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種燕尾型微動疲勞實驗系統。根據本實用新型實施例的燕尾型微動疲勞實驗系統具有可以很好的評估渦輪盤榫槽結構方案和實驗數據準確等優點。

根據本實用新型實施例的燕尾型微動疲勞實驗系統，包括：第一夾具，所述第一夾具內限定出一端敞開的容納槽，所述容納槽內設有軸向對稱的兩個摩擦面；試件，所述試件包括彼此相連的試驗段和連接段，所述試驗段被構造成燕尾型，所述試驗段容納在所述容納槽內，且所述試驗段具有兩個試驗面，兩個所述試驗面分別與兩個所述摩擦面接觸；第二夾具，所述第二夾具可拆卸地與所述連接段相連。

根據本實用新型實施例的燕尾型微動疲勞實驗系統，具有可以很好的評估渦輪盤榫槽結構方案和實驗數據準確等優點。

另外，根據本實用新型上述實施例的燕尾型微動疲勞實驗系統還可以具有如下附加的技術特征：

根據本實用新型的一個實施例，所述燕尾型微動疲勞實驗系統還包括兩個接觸塊，兩個所述接觸塊分別可拆卸地設在所述容納槽內，且所述摩擦面形成在所述接觸塊上。