[發(fā)明專利]超聲變幅桿組件、超聲疲勞加載測(cè)試裝置及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111072642.9
• 申請(qǐng)日: 2021-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN113790975B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙宏偉;趙久成;趙蒙莉;萬杰;王可心;牟禹安;朱志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/20;G01N3/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 李勝?gòu)?qiáng)

本發(fā)明公開一種超聲變幅桿組件，其桿體包括第一超聲變幅桿和第二超聲變幅桿，第一超聲變幅桿和第二超聲變幅桿中的一者設(shè)置密封法蘭，另一者連接試樣；密封法蘭位于第一超聲變幅桿或第二超聲變幅桿的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)處。套筒套設(shè)于桿體的外部，套筒與桿體之間形成兩端封堵的環(huán)形腔隙。冷卻流道包括開設(shè)于桿體內(nèi)部的內(nèi)流道，內(nèi)流道與環(huán)形腔隙連通。通過在桿體上設(shè)置密封法蘭，確保其能夠與復(fù)雜氛圍腔或高溫氛圍腔有效集成；冷卻介質(zhì)先后流經(jīng)內(nèi)流道和環(huán)形腔隙，可自內(nèi)而外冷卻超聲變幅桿組件的桿體，從而大大增加制冷效率。本發(fā)明還提供一種具有上述超聲變幅桿組件的超聲疲勞加載測(cè)試裝置，以及基于該超聲疲勞加載測(cè)試裝置進(jìn)行的超聲疲勞加載測(cè)試方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料高周及超高周疲勞性能、耐久性測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種可用于高溫與復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲變幅桿組件、超聲疲勞加載測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)以其復(fù)雜的加工與裝配工藝，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)的“皇冠”，是國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)膺M(jìn)口的溫度可達(dá)1380℃，推力可達(dá)226kN。作為服役環(huán)境最惡劣的零件，渦輪葉片承受巨大離心力和氣動(dòng)力的作用，葉片部分承受約140MPa的拉應(yīng)力，葉根部分承受約280～560MPa的平均應(yīng)力。葉身部分和葉根部分分別承受約650～980℃和760℃的高溫環(huán)境。除了高溫條件，熱端葉片的服役環(huán)境還處在高壓、高震動(dòng)、高負(fù)荷、高腐蝕的極端狀態(tài)。材料在高溫及復(fù)雜氛圍環(huán)境下的高周及超高周疲勞失效時(shí)有發(fā)生，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。因此，開展上述材料在高溫及復(fù)雜氛圍環(huán)境下的高周及超高周疲勞性能測(cè)試是亟待解決的難題。

超聲疲勞測(cè)試技術(shù)以其測(cè)試頻率較高、能耗極低的特點(diǎn)，在材料高周及超高周疲勞性能測(cè)試領(lǐng)域具有無可替代的優(yōu)勢(shì)和重要地位。具備拉伸-壓縮、三點(diǎn)彎曲、懸臂彎曲、雙軸彎曲、雙軸拉伸、組合拉伸-彎曲、組合拉伸-扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜機(jī)械載荷測(cè)試功能的超聲測(cè)試設(shè)備層出不窮，形成了大量實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)和商業(yè)化產(chǎn)品。隨著測(cè)試需求越來越高，環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試儀器與測(cè)試方法也不斷發(fā)展，如高溫環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試設(shè)備、濕度環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試設(shè)備、腐蝕環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試設(shè)備等。

由于常規(guī)超聲疲勞組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，難以整體放置在高溫環(huán)境下使用。現(xiàn)有的高溫環(huán)境超聲疲勞測(cè)試儀器采用感應(yīng)加熱線圈對(duì)試樣較小的局部進(jìn)行感應(yīng)加熱，由此在試樣中產(chǎn)生較大的溫度梯度，測(cè)試結(jié)果并不準(zhǔn)確。現(xiàn)有超聲疲勞組件難以與復(fù)雜氛圍腔集成，因而難以進(jìn)行復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試。進(jìn)一步的，現(xiàn)有超聲疲勞組件更不能實(shí)現(xiàn)高溫-復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試。

綜上所述，有必要提出一種可用于高溫與復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲疲勞加載測(cè)試方案，以克服現(xiàn)有超聲疲勞組件存在諸多不足，填補(bǔ)高溫及復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試的空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可用于高溫與復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲變幅桿組件、超聲疲勞加載測(cè)試裝置及測(cè)試方法，以填補(bǔ)高溫及復(fù)雜氛圍環(huán)境下的超聲疲勞測(cè)試的空白。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種超聲變幅桿組件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)超聲振動(dòng)的放大，其包括：

桿體，所述桿體包括第一超聲變幅桿和與所述第一超聲變幅桿對(duì)接的第二超聲變幅桿，所述第一超聲變幅桿和所述第二超聲變幅桿中的一者上設(shè)置能夠與外部設(shè)備的氛圍腔或高溫氛圍腔密封對(duì)接的密封法蘭，另一者用于連接試樣；所述密封法蘭位于所述第一超聲變幅桿或所述第二超聲變幅桿的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)處；

套筒，所述套筒套設(shè)于所述桿體的外部，且所述套筒的兩端分別與所述第一超聲變幅桿和所述第二超聲變幅桿密封連接，所述套筒與所述桿體之間形成兩端封堵的環(huán)形腔隙；