[實用新型]高溫原位微動疲勞實驗系統

有效

• 申請號: 201721539937.1
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN207516011U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 韓琦男;蘇越;施惠基
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/02;G01N3/32
• 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: 黃德海

本實用新型公開了一種高溫原位微動疲勞實驗系統，所述高溫原位微動疲勞實驗系統包括：微動環；相對設置的兩個接觸塊，兩個所述接觸塊的鄰近彼此的一側分別形成摩擦部，兩個所述接觸塊分別可移動地設于所述微動環內；試件，所述試件包括試驗段和設于所述試驗段兩端的連接段，所述試驗段具有兩個相對設置的試驗面，所述試驗段穿設在所述微動環內；兩個調節件，兩個所述調節件分別可移動地設于所述微動環上，且兩個所述調節件分別與兩個所述接觸塊對應相連以驅動所述接觸塊移動，以使兩個所述摩擦部分別與兩個所述試驗面接觸。根據本實用新型實施例的高溫原位微動疲勞實驗系統，結構簡單、緊湊，體積小，生產成本低，通用性好，且操作方便。

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高溫原位微動疲勞實驗系統。

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16.7％-40％是由微動引起的。航空發動機的渦輪盤與葉片之間為榫連接，榫連接結構接觸面間的微動是由渦輪葉片極高轉速工作帶來的離心力、氣動力以及高溫燃氣造成的復雜溫度場共同造成的，榫連接結構接觸面間的微動將在接觸區域的邊緣產生較高的應力集中和磨損，進而促進裂紋在損傷處萌生、擴展，引起葉片榫齒斷裂和疲勞壽命的下降，產生航空發動機榫連接結構故障。影響結構微動疲勞的因素有很多，包括載荷幅值、頻率、接觸形式、溫度等等。

為提高航空發動機壽命，減少榫連接結構微動失效的發生，需確定影響微動疲勞壽命的因素。相比傳統的力學性能測試技術，原位測量是一種新型的測試方法，可以實現在測試過程中，對材料微觀結構進行實時測量，將材料的宏觀力學行為與微觀損傷機理相對應。為了合理評估榫連接結構的微動疲勞性能，研究人員已開展相關試驗測試，分析渦輪葉片材料的微動疲勞性能。Golden等人模擬燕尾型榫槽連接形式，設計了燕尾型接觸夾具，開展了渦輪葉片材料鎳基高溫合金宏觀微動疲勞試驗。中國申請號為CN201610835317.6的專利公開了一種微動疲勞試驗用試件裝夾裝置，該裝置可以實現高溫下實現微動疲勞加載。申請號為CN201320529232.7，名為“基于掃描電鏡下微型原位力學測試儀”的專利公布了一種基于掃描電鏡的可實現“拉伸/壓縮-剪切-扭轉”多載荷模式的原位測試系統。申請號為CN201110305113.9中國專利公布了一種基于拉伸/壓縮模式的掃描電鏡下原位高頻疲勞材料力學測試系統，可完成常規疲勞的原位測試觀測。但現有技術中的微動疲勞實驗系統均具有結構復雜，生產成本高且使用不方便等缺點。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種高溫原位微動疲勞實驗系統，所述高溫原位微動疲勞實驗系統結構簡單、緊湊，體積小，生產成本低，且操作方便。

根據本實用新型實施例的高溫原位微動疲勞實驗系統包括：微動環；相對設置的兩個接觸塊，兩個所述接觸塊的鄰近彼此的一側分別形成摩擦部，兩個所述接觸塊分別可移動地設于所述微動環內；試件，所述試件包括試驗段和設于所述試驗段兩端的連接段，所述試驗段具有兩個相對設置的試驗面，所述試驗段穿設在所述微動環內且位于兩個所述接觸塊之間；兩個調節件，兩個所述調節件分別可移動地設于所述微動環上，且兩個所述調節件分別與兩個所述接觸塊對應相連以驅動所述接觸塊移動，以使兩個所述摩擦部分別與兩個所述試驗面接觸。