[发明专利]将高频摩擦应力和低周疲劳结合的试验设备

说明书

一种将高频摩擦应力和低周疲劳结合的试验设备(100)，包括：第一试件(114)，所述第一试件被固定至框架(108)并且限定出至少一个支承表面；第二试件(110)，所述第二试件被连接至用于在所述第一试件的支承表面或每个支承表面上对所述第二试件施加支承应力的牵引装置；用于对所述试件加热的装置(126)；以及用于对所述试件施加振动应力以执行微动疲劳和低周疲劳试验以及多周期疲劳试验的装置(122)，所述试件中的一个试件包括具有涡轮机转子的叶片根部的形状并且被接合在凹槽(116)中的部分(112)，所述凹槽的形状与另一试件大体上互补以便模拟涡轮机叶片/盘片紧固件。

技术领域

本发明涉及将高频摩擦应力和低周疲劳结合的试验设备，低周疲劳也称微动疲劳试验，该试验设备意在模拟涡轮发动机叶片-盘片附连件。

背景技术

许多涡轮机部件经受将高周(振动)应力和低周应力叠加的复杂应力。当例如对于叶片-盘片附连件而言，当加入摩擦应力时，特征变得非常复杂。

这是对于涡轮叶片而言的情况，涡轮叶片由于涡轮的旋转而加载有离心力、由于环境和其共振而加载振动力。这两种应力导致叶片根部在盘片中的凹部(叶片根部被插入到该凹部中)的侧向突出部上滑动。因为叶片根部随后经受微动疲劳损坏，所以这种摩擦学方面的认知是至关重要的。这一应力领域仍在很大程度上未被研究，但是对其的认知和对有关风险的处理是未来几年关注的重点。

为了纠正这一缺陷，利用与涡轮发动机的部件遭受的频率大不相同的频率下的非常简单的试验来表征和研究所述接触，当数种类型的应力被叠加时，有时甚至在非常低的温度下通过仅使用简单的交替滑动循环来对接触表面加载。

在微动疲劳损坏的研究的背景下，在现有技术中，两种不同类的试验装置之间具有下述区别：

1)被称为常规的微动疲劳试验，常规的微动疲劳试验旨在使用施加到试件之间的接触的局部条件的完美控制来深入研究接触。通常，这些试验使用了大量的仪器并且使得可取得重要的摩擦学参数(位移、摩擦系数等)，以及

2)技术的微动疲劳试验，技术的微动疲劳试验旨在与应用和待研究的应力尽可能地接近。与前述试验相比，这些试验不基于仪器，而是变得更具代表性。

常规的微动疲劳试验在具有标准几何构造的试件上进行，所述试件与叶片/盘片附连件附连件应用相去甚远并且不能够将之前描述的应力结合。通常使用的试验装置能够达到100Hz的最大频率且在高温下不将低周循环和高周循环结合。

当试验装置旨在模拟与叶片-盘片附连件(通常为单叶式)类似的接触几何构造时，所述装置还在将应力结合的方面受限。另外，所述试验装置不被配置成在高温下将低周循环和高周循环结合。

来自现有技术的试验装置、甚至致力于微动疲劳和疲劳试验的试验装置因此不能够可靠地分析代表操作条件下的实际附连件的涡轮发动机叶片-盘片附连件。

本发明的目的具体地在于提供一种简单、有效且经济的方案来解决该问题。

发明内容

本发明提出了一种将高频摩擦应力和低周疲劳结合的试验设备，所述试验设备包括第一试件和第二试件，所述第一试件被固定至框架并且限定出至少一个支承表面，所述第二试件被连接至牵引装置，该牵引装置用于对所述第二试件加载，以使得所述第二试件压靠所述第一试件的所述支承表面和每个所述支承表面并执行低周疲劳试验，所述试件中的一个试件包括呈涡轮发动机转子叶片根部的形状并且被插入到凹槽中的部分，所述凹槽的形状与另一试件大体上互补以便模拟涡轮发动机叶片-盘片附连件，所述设备还包括用于对所述试件加热的装置和用于以振动的方式对所述试件加载以便执行微动疲劳试验的装置，并且所述设备的特征在于，所述设备包括用于绕与拉伸轴线平行的轴线调节所述试件的位置的装置以及用于绕所述轴线将所述试件锁定就位的装置。

具有呈叶片根部的形状的部分的试件例如被连接至所述牵引装置，并且包括所述凹槽的另一试件于是被固定到所述框架上。