[發(fā)明專利]復材風扇葉片葉根元件級試樣的拉-彎耦合強度試驗系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010799404.7
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111855413A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳勇;龍智星;張煜坤;唐旭;張繼國
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種復材風扇葉片葉根元件級試樣的拉?彎耦合強度試驗系統(tǒng)，包括：彎矩加載模塊、支承模塊、榫頭夾具模塊、拉伸夾具模塊和限位模塊，彎矩加載模塊與支承模塊固定連接，通過彎矩加載模塊施加載荷模擬還原試樣在實際工況下的受載，支承模塊經由拉伸夾具模塊向試樣施加模擬離心載荷的拉伸載荷，限位模塊在彎矩加載過程中限制榫頭整體不發(fā)生偏轉并避免拉伸偏心而帶來額外彎矩的影響。本發(fā)明結合葉片在實際工況下所受的載荷條件，通過配套的試樣的夾具為試樣施加載荷，模擬實際工況下所受的載荷，以驗證試樣的破壞載荷的大小和發(fā)生破壞的形式。本裝置能對所施加的載荷進行精確的測量和控制，可滿足對于復材風扇葉片葉根元件級試樣的強度試驗的需求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種材料物理檢測領域的技術，具體是一種復材風扇葉片葉根元件級試樣的拉-彎耦合強度試驗系統(tǒng)。

背景技術

風扇葉片是大涵道比風扇發(fā)動機前端的重要部件之一，風扇葉片的質量影響著大涵道比渦扇航空發(fā)動機的效率。要減輕風扇葉片的質量，發(fā)展重量更輕的復合材料風扇葉片就更是一種必然趨勢，復合材料的使用是實現發(fā)動機更高涵道比和減輕重量的唯一途徑。用預浸料/熱壓罐技術成型的復合材料風扇葉片由數百層碳纖維預浸料層疊鋪放加壓固化而成，由于其層疊結構這一結構特性，鋪層復合材料結構的各層間強度較低，最主要的失效形式即為層間分，，離。因此，鋪層復材葉片對氣動載荷所引起的彎矩比較敏感，驗證風扇葉片是否會在氣動載荷和離心載荷的共同作用下發(fā)生層間分離而產生結構上的破壞是必要的。

復合材料性能表征復雜，復材風扇葉片需要經過積木式驗證才能投入使用，從材料測試建立材料性能，到部件試驗建立設計值，試驗內容由簡至繁，最后才對所設計的結構性能進行分析驗證。元件級試驗是積木式試驗的重要環(huán)節(jié)之一，是連接材料試驗和全尺寸部件試驗之間的重要橋梁。元件級試樣件完整保留研究部分的設計特征，對次要部分進行簡化，而且與全尺寸試驗相比，可顯著降低多批次試驗的成本，分析結果對全尺寸部件的設計優(yōu)化也有指導意義。

元件級試樣的驗證，需要設計合理的實驗方案以及可用于元件級試樣的驗證的裝備。榫頭三維造型復雜，屬于非標準試樣，當前，無用于葉根榫頭元件級試樣的強度驗證的設備。因此，對用于復材風扇葉片葉根元件級試樣的拉-彎耦合強度試驗系統(tǒng)的開發(fā)對與國內復材風扇葉片的研制具有非常重要的工程實用價值。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述現有技術的缺陷和不足，提出一種復材風扇葉片葉根元件級試樣的拉-彎耦合強度試驗系統(tǒng)，結合葉片在實際工況下所受的載荷條件，通過配套的試樣的夾具為試樣施加載荷，模擬實際工況下所受的載荷，以驗證試樣的破壞載荷的大小和發(fā)生破壞的形式。本裝置能對所施加的載荷進行精確的測量和控制，可滿足對于復材風扇葉片葉根元件級試樣的強度試驗的需求。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

本發(fā)明涉及一種復材風扇葉片葉根元件級試樣的拉-彎耦合強度試驗系統(tǒng)，包括：彎矩加載模塊、支承模塊、榫頭夾具模塊、拉伸夾具模塊和限位模塊，其中：彎矩加載模塊與支承模塊固定連接，通過彎矩加載模塊施加載荷模擬還原試樣在實際工況下的受載，支承模塊經由拉伸夾具模塊向試樣施加模擬離心載荷的拉伸載荷，限位模塊在彎矩加載過程中限制榫頭整體不發(fā)生偏轉并避免拉伸偏心而帶來額外彎矩的影響。

所述的彎矩加載模塊包括：液壓缸和液壓缸安裝架以及液壓系統(tǒng)，其中：液壓缸設置于液壓缸安裝架上，液壓系統(tǒng)通過液壓缸的出油口和進油口構成液壓回路以施加載荷。

所述的支承模塊包括：系統(tǒng)底座、軸承組件與安裝軸，其中：安裝軸設置于系統(tǒng)底座上并通過緊固螺栓與拉伸機固定連接，軸承組件通過螺栓設置于系統(tǒng)底座上。

所述的軸承組件包括：調心滾子軸承與軸承座，其中：軸承座上設有通孔和定位孔，軸承座過螺栓和定位銷與支承模塊的系統(tǒng)底座相連。

所述的系統(tǒng)底座上設有用于安裝螺栓的光孔和定位銷孔，用于確定其他各零件的相對位置。