[发明专利]一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置

权利要求书

1.一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置，包括试验装置与试验方法，其特征在于：所述试验装置包括高频疲劳试验系统上夹头(1)和高频疲劳试验系统下夹头(2)，所述高频疲劳试验系统上夹头(1)的下端设有压头(3)，所述高频疲劳试验系统下夹头(2)的上端设有L型支撑架(9)，所述L型支撑架(9)的水平板上设有腰型孔(13)，所述腰型孔(13)内贯穿有L型支撑架固定螺栓(10)，所述L型支撑架固定螺栓(10)与所述高频疲劳试验系统下夹头(2)螺纹连接，所述L型支撑架(9)的侧板上设有左右侧压块螺栓孔组(12)和侧板定位孔(11)，所述L型支撑架(9)的侧板上通过固定螺栓(8)固定连接有左侧压块(5)和右侧压块(6)，所述左侧压块(5)和右侧压块(6)之间通过连接螺栓(7)固定，所述左侧压块(5)与右侧压块(6)之间设有叶片试验件榫槽(15)，所述右侧压块(6)的后侧壁上设有与侧板定位孔(11)配合使用的定位销(14)，所述叶片试验件榫槽(15)上卡接有叶片试验件(4)；

所述实验方法包括以下具体步骤：

1)依据燃气轮机叶片的工作载荷谱，通过有限元分析确定叶片根部疲劳薄弱位置及其高周疲劳载荷谱，并将根部前缘区域切下作为叶片试验件；

2)将叶片试验件的榫头部位装于两侧压块中间的榫头槽中，通过4根螺栓将两侧压块进行紧固，实现叶片试验件的固定；

3)依据叶片试验件扭转角在L型支撑架的侧板上开4个连接孔和定位孔，并通过螺栓连接将两侧压块按照一定偏转角固定于L型支撑架侧板上，实现叶片试验件的空间定位，确保叶片试验件前缘呈水平状态，属于悬臂梁结构；

4)在L型支撑架底板开有一腰形孔，利用螺栓连接将L型支撑架固定于疲劳实验机下夹头，同时使疲劳实验机上夹头上的压头与叶片试验件顶部区域接触，实现载荷加载；

5)根据叶片试验件的装夹形式和载荷加载位置，通过有限元分析确定疲劳实验机轴向载荷与叶片试验件疲劳考核部位工作应力的对应关系，依据1)中叶片根部的高周疲劳载荷谱反向确定疲劳试验机加载载荷谱，从而实现对燃气轮机叶片根部的高周疲劳试验考核。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置，其特征在于：根据燃气轮机叶片工作载荷，通过有限元分析确定叶片根部疲劳薄弱位置及其高周疲劳载荷谱，并将根部前缘区域切下作为叶片高周疲劳试验件。

3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置，其特征在于：利用两块侧压块和4根螺栓对叶片试验件进行紧固，通过L型支撑架侧板定位孔对叶片试验件进行空间定位，保证叶片前缘水平放置；并通过L型支撑架底板腰形孔和螺栓将整个夹具固定至实验机下夹头上，实验机上夹头上的压块则对叶片试验件顶部区域进行疲劳循环载荷施加。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置，其特征在于：通过有限元分析确定疲劳实验机加载载荷与叶片试验件疲劳考核部位工作应力的对应关系，依据实际叶片疲劳薄弱位置的高周疲劳载荷谱反向确定实验机的加载载荷谱，实现对燃气轮机叶片根部的高周疲劳试验考核。