[发明专利]环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定方法

说明书

本发明公开了一种环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定方法，包括以下步骤：模型设计：包括环氧树脂拉伸件与局部环氧树脂涡轮盘模型的设计；模型加工：包括环氧树脂拉伸件与局部环氧树脂涡轮盘模型的加工；拉伸断裂试验开展：分别开展环氧树脂拉伸件和局部环氧树脂涡轮盘模型的拉伸断裂试验，以获取环氧树脂拉伸件与局部环氧树脂涡轮盘模型两者断裂时的载荷；试验数据分析处理。本发明的现场测定方法，为转换公式进入工程应用奠定基础，并有利于扩展环氧树脂模型试验的应用范围，且由于其测定与现场的试验条件更吻合，所得结果与真实情况误差小，测定的精度也明显要高于传统的方法，有利于提高环氧树脂涡轮盘模型破裂试验的综合测量精度。

技术领域

本发明涉及航空发动机环氧树脂模型旋转破裂技术领域，特别地，涉及一种环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定方法。

背景技术

根据中国燃气涡轮研究院公开的研究成果表明，在发动机正常加速过程中，转速瞬间超转、燃油调节器失灵、加力燃烧室故障或轴破坏脱开等异常情况都会引起涡轮盘超转，甚至破裂。涡轮盘一旦破裂，后果极为严重。据统计，所有涡轮盘和大多数轮缘的破裂都属于非包容性的。涡轮盘的碎片打穿发动机的机匣后，便可能切断油路或操纵系统，穿透油箱与座舱，对乘员和飞机造成严重威胁。因此，轮盘的一个重要设计准则就是防止破裂。为防止轮盘在正常使用寿命前破裂，即提前失效，常规的技术途径是先计算轮盘的破裂转速，然后通过真实轮盘试验件的破裂试验进行验证。中国航发湖南动力机械研究所提出采用环氧树脂轮盘的破裂试验进行验证，增加一条早期发现设计不足的途径。中国航发湖南动力机械研究所在应用新方法的过程中发现采用不同的方法测定局部环氧树脂模型断裂时所得拉伸载荷值存在一定的差异，为了确保所得结果有较好的重复性与精确度，以便提高模型试验的综合测量精度，有必要获得一种精确度较高的测定方法。

依据现有的文献资料可知，环氧树脂拉伸强度与温度、试验件形状、载荷作用时间以及载荷提升的速度等因素有关。传统的环氧树脂模型破裂试验基于线性断裂力学，但原型涡轮盘破裂并不是完全的线弹性变形引起，采用线性断裂力学进行转换所得的最终结果误差较大，从而影响了该技术的广泛应用。航空发动机涡轮盘的破裂不完全属于弹性变形，断裂时发生的变形即有弹性变形、也有塑性变形。由于传统的环氧树脂模型断裂技术中没有考虑塑性变形，试验过程中没有模拟塑性变形，模型试验与真实情况存在差异，导致传统的试验技术中没有与模拟塑性变形试验配套的相关技术。

现有技术中，当采用现有技术对拉伸件拉伸载荷进行测定时，由于测定结果与测定的环境条件、被试件形状、载荷作用时间及载荷提升的速度等因素有关，故而该测定方法与环氧树脂涡轮盘模型试验的现场真实条件存在差异较大。由于现有测定方法的测定条件与涡轮盘破裂试验时的真实条件之间吻合度不高，所得结果与真实情况存在误差，不利于提高环氧树脂涡轮盘模型试验的综合测量精度。

发明内容

本发明提供了一种环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定方法，以解决由于现有测定方法的测定条件与涡轮盘破裂试验时的真实条件之间吻合度不高，所得结果与真实情况存在误差，不利于提高环氧树脂涡轮盘模型试验的综合测量精度的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定方法，包括以下步骤：模型设计：包括环氧树脂拉伸件与局部环氧树脂涡轮盘模型的设计；模型加工：包括环氧树脂拉伸件与局部环氧树脂涡轮盘模型的加工；拉伸断裂试验开展：分别开展环氧树脂拉伸件和局部环氧树脂涡轮盘模型的拉伸断裂试验，以获取环氧树脂拉伸件与局部环氧树脂涡轮盘模型两者断裂时的载荷；试验数据分析处理。

进一步地，步骤“模型设计”具体包括以下步骤：环氧树脂拉伸件设计：根据环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定任务设计多件环氧树脂拉伸件，且每件环氧树脂拉伸件的设计与环氧树脂模型试验常用的标准件保持一致；局部环氧树脂涡轮盘模型设计：根据环氧树脂模型断裂时拉伸载荷的现场测定任务设计多套局部环氧树脂涡轮盘模型，且每套局部环氧树脂涡轮盘模型包括配合作用的局部环氧树脂榫槽模型和局部环氧树脂榫头模型。