[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

摘要

本发明公开了一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置，所述试验装置包括疲劳实验机、压头和叶片试验件夹具，其中夹具由L型支撑架、左右侧压块、连接与固定螺栓和定位销组成：通过左右侧压块、连接螺栓对叶片试验件进行固定，再通过固定螺栓、定位销与L型支撑架侧板进行固定和定位；L型支撑架则通过底板腰形孔和螺栓与疲劳实验机下夹头进行固定，而上夹头则通过压头对叶片试验件顶部进行载荷施加。在试验装置基础上，通过燃气轮机叶片载荷谱分析、叶片试验件设计加工、专用夹具设计、疲劳实验机加载载荷谱设计，可以利用一般疲劳实验机进行燃气轮机大型叶片疲劳薄弱部位的高周疲劳试验，更加贴近实际工况条件地实现高周疲劳性能考核。

主权项

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。