[发明专利]叶片疲劳非接触测量闭环振动测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叶片振动疲劳的方法，尤其涉及一种非接触测量实现闭环振动完成叶片疲劳的测试方法。

背景技术

在航空发动机运行过程中，常常会因为叶片失效而导致各类故障，甚至会产生机毁人亡的后果，其失效主要表现为叶身裂纹、折断，叶尖磨损，叶片变形等。而叶片失效在很大程度上与叶片结构和叶片材料的耐疲劳程度有关。为此，在叶片设计过程中会对叶片的结构和叶片的材料进行疲劳测试，最大限度的提高叶片的使用寿命。

现有叶片疲劳测试主要有二种方法，一是采用液压伺服作动器加力，同时测量叶片的应变量，通过调节加裁力的大小来达到叶片所需的应变量，当叶片的应变量确定后液压伺服作动器进行往复运动，从而实现叶片的疲劳测试。采用此类方法对叶片进行疲劳测试周期长，效率低；同时受到液压伺服作动器尺寸的限制，无法对小叶片进行疲劳测试；二是采用振动台来实现叶片的疲劳测试，此方法是将叶片固定在工作台面上，采用激光位移传感器进行监测，根据监测数据来调整振动台的振动量级，属于开环测试，在整个测试过程中要不断通过人工调整才能完成一个叶片的测试，测试的效率较低。因此寻求一种操作简单，高效快捷的测试方法来对叶片进行疲劳测试是业内人员迫切需求的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种叶片疲劳非接触测量闭环振动测试方法，其操作简单，高效快捷，能自动完成测试过程，并获得真实、准确的测试结果，从而克服了现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种叶片疲劳非接触测量闭环振动测试方法，包括：

（1）将叶片固定设置于一电动振动台的工作台面上，并在所述工作台面上安装至少一加速度传感器，且将所述加速度传感器输出的信号输入至少用以控制所述电动振动台进行正弦扫频的测量控制单元中，形成闭环控制；

（2）以所述测量控制单元控制所述电动振动台在所述叶片的共振点进行振动，同时在所述叶片受力部位设置至少一应变传感器以测量叶片的应力，并将测得的应力与所述叶片上一选定部位的振幅比较，以确定应力与所述叶片选定部位的振幅的对应关系，进而确定给定应力所对应的所述叶片选定部位的给定振幅，继而采用至少一传感单元测量所述叶片选定部位的振幅并输入到所述测量控制单元中形成闭环控制，开始循环计数；

（3）将所述叶片选定部位的振幅保持于所述给定振幅，继续在所述叶片的共振频率上进行振动试验，同时依据所述叶片共振频率的变化，以所述测量控制单元实时调整所述电动振动台的激振频率至与所述叶片的共振频率一致，并且在调整过程中保持所述叶片选定部位的振幅与所述叶片应力的对应关系；

（4）分别设定与所述叶片的共振频率相关的第一设定值和一第二设定值作为叶片出现裂纹的判别依据和叶片失效的判别依据，并且：

当与所述第一设定值为相同性质的测定值和所述第一设定值的差值在一第一阈值范围内并稳定一设定时间后，以所述测量控制单元记录当前循环数，

以及，当与所述第二设定值为相同性质的测定值和所述第二设定值的差值在第二阈值范围内时，以所述测量控制单元记录当前循环数并至少使所述电动振动台停机；

或者，当达到目标循环数，而与所述第一设定值及第二设定值为相同性质的测定值和第一设定值及第二设定值的差值与第一阈值范围及第二阈值范围无关时，则至少以所述测量控制单元使所述电动振动台停机；

所述测定值是由测量控制单元在测试过程中测得，并与叶片共振频率相关。

进一步的，所述测量控制单元包括至少用以测量加速度、速度、位移和应力中的任意一种的测量模块。

优选的，所述叶片的选定部位选用叶尖。

所述传感单元包括非接触测量单元，所述非接触测量单元包括激光位移传感器。

所述应变传感器包括贴在所述叶片受力部位的应变片。

作为较佳实施方案之一，所述第一设定值和第二设定值分别采用第一设定频率值和第二设定频率值，

其中，当所述叶片的共振频率与所述第一设定频率的差值在第一阈值范围内并稳定一设定时间后，以所述测量控制单元记录当前循环数，

以及，当所述叶片的共振频率与所述第二设定频率的差值在第二阈值范围内时，则以所述测量控制单元记录当前循环数并至少使所述电动振动台停机；

或者，当达到目标循环数，而所述叶片的共振频率和所述第一设定频率及第二设定频率的差值与第一阈值范围及第一阈值范围均无关时，则至少以所述测量控制单元使所述电动振动台停机。