[發明專利]多葉片振動疲勞試驗方法及系統

有效

• 申請號: 202011041401.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN114323514B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 黃振東;王海濤;賈林
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 何惠琴;喻學兵

本發明提供一種多葉片振動疲勞試驗方法，輸出多個輸入信號的疊加信號，借此驅動振動臺工作，其中，多個輸入信號的頻率分別與安裝至振動臺的多個葉片的固有頻率相同；獲取各個葉片的振動信號；獲取振動臺的臺面加速度時域信號，通過時頻變換和逆變換將臺面加速度時域信號分解成多個激勵信號；實時獲取對應的振動信號與激勵信號之間的相位差；調節多個輸入信號的幅值，使各個葉片分別在各自目標振幅下進行振動，同時，調節多個輸入信號的頻率，保持各個振動信號與激勵信號之間的相位差恒定。通過上述多葉片振動疲勞試驗方法，可以利用單個振動臺同時開展多葉片振動疲勞試驗，其中，各個葉片可以在自身固有頻率下共振。

技術領域

本發明涉及一種多葉片振動疲勞試驗方法，還涉及一種多葉片振動疲勞試驗系統。

背景技術

疲勞破壞是發動機葉片的主要失效形式之一。葉片作為航空發動機的關鍵零件，不論在科研還是批量生產階段，均需通過試驗的形式，對其進行疲勞考核，以獲取其疲勞壽命和極限等關鍵參數。目前針對發動機葉片一階固有頻率的振動疲勞試驗已存在成熟的標準要求，在型號研制中已大量應用。

通常，在單個葉片的固有頻率下，可以采用電動振動臺對其施加定頻交變載荷開展疲勞試驗。常見的電動振動臺推力可達30KN～100KN，開展常規葉片疲勞試驗所需推力在10KN左右。

發明人分析認為，每次一臺振動臺上只開展單件葉片振動疲勞試驗，造成了振動臺的推力無效做功、浪費能源。同時，需要葉片批量振動試驗時，整體試驗周期長、效率低、成本高。若對通過定頻激勵開展多葉片振動疲勞試驗，則忽視了不同葉片之間固有頻率差異性，無法保證每件葉片在固有頻率下共振；同時，葉片在試驗過程中因邊界變化而發生頻率偏移，這一點被忽視，造成試驗精度低，結果不準確。

因此，本發明意在提供一種多葉片振動疲勞試驗方法，可以利用單個振動臺同時開展各個葉片在自身固有頻率下共振的多葉片振動疲勞試驗。

發明內容

本發明的目的是提供一種多葉片振動疲勞試驗方法，可以利用單個振動臺同時開展多葉片振動疲勞試驗，其中，各個葉片可以在自身固有頻率下共振。

本發明提供一種多葉片振動疲勞試驗方法，包括：輸出多個輸入信號的疊加信號，借此驅動振動臺工作，其中，所述多個輸入信號的頻率分別與安裝至所述振動臺的多個葉片的固有頻率相同，并且，各個葉片的固有頻率彼此之間相差預定程度；獲取各個葉片的振動信號；獲取所述振動臺的臺面加速度時域信號，通過時頻變換和逆變換將臺面加速度時域信號分解成多個激勵信號，其中，所述多個激勵信號與各個葉片的振動信號通過確定頻率差在預定范圍內來實現一一對應；實時獲取對應的振動信號與激勵信號之間的相位差；以各個葉片的振動信號的振動幅值為控制變量，調節所述多個輸入信號的幅值，使各個葉片分別在各自目標振幅下進行振動，同時，調節所述多個輸入信號的頻率，保持各個振動信號與激勵信號之間的相位差恒定。

在一個實施方式中，前述葉片振動疲勞試驗方法還包括：當所述多個葉片中的至少一個葉片的振動信號的振動頻率下降一定程度時，或者，當完成規定的試驗循環數時，自動停止試驗。

在一個實施方式中，各個葉片的固有頻率彼此之間相差10％以上。

在一個實施方式中，通過正弦掃頻來獲取各個葉片的固有頻率。

在一個實施方式中，所述時頻變換采用快速傅里葉變換。

本發明還提供一種多葉片振動疲勞試驗系統，包括振動臺和控制裝置，振動臺安裝有多個葉片，控制裝置包括處理器，所述處理器配置為執行前述多葉片振動疲勞試驗方法。

在一個實施方式中，前述多葉片振動疲勞試驗系統還包括：多個激光位移傳感器和加速度傳感器，多個激光位移傳感器分別對準各個葉片，用于采集各個葉片的振動信號并且向所述控制裝置傳送所述振動信號，加速度傳感器粘貼于所述振動臺，用于采集所述振動臺的臺面加速度時域信號并且向所述控制裝置傳送所述振動信號。