專利名稱：：一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法
技術領域：
：本發明涉及材料科學與結構件性能測定技術，特別提供了一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法。
背景技術：
：在我們的國防工業中，發動機壓氣機葉片生產和檢測技術是在進口產品的基礎上逐步自主發展起來的一項重要技術。由于發動機壓氣機葉片在大轉速、高壓力環境下工作，因此葉片的振動問題不可避免。為保證葉片具有足夠的疲勞強度，在葉片試制和批生產的過程中，都應該按規定對葉片進行振動疲勞檢測。由于單軸頸葉片結構的特殊性(圓弧與直線相接，而且圓弧較小)，不易裝夾，測試難度相當大，最大應力點位置和數據很難確定，國內尚無此種結構葉片的試驗方法可以借鑒。因此，我們希望獲得一種實際可用的能夠自主進行發動機壓氣機單軸頸葉片疲勞試驗最大應力點位置檢測的方法。經過反復測試，找出了發動機壓氣機單軸頸葉片疲勞試驗最大應力點位置，從而，確定了單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法
發明內容本發明的目的是提供一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法。本提供了一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，其特征在于所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法具體為以下兩種之一或其組合首先，采用電測應變片法首先測定葉片葉身表面的應力分布，初步確定葉片振動應力較大區域；然后，采用逐次逼近的測量方法在葉片振動應力較大區域，按每次0.01lmm的小尺寸在上下或/和左右方向移動應變片，反復測量，最終找到葉身上的應力最大點位置的坐標。所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法中，優選內容如下在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，要求在葉片一階共振的條件下進行振動應力較大區域的初步確定。在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，所使用的設備是電磁振動臺和專用定位裝置；所述專用定位裝置具體結構包括以下部分夾具體l、彈簧夾套4、壓塊5、夾緊螺釘6、拉緊螺釘7、角向定位槽8;其中用于安裝被檢測葉片的夾具體1固定在電磁振動臺上，壓塊5和彈簧軸套4安裝在夾具體1上用于固定葉片軸徑的孔內，拉緊螺釘7分別固定在夾具體1和被檢測葉片尾部，壓緊螺釘6在基本垂直于被檢測葉片軸頸的軸線方向壓緊壓塊5。在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，使用專用定位裝置的具體要求是彈簧軸套4直接布置安裝在被檢測葉片尾部外側，壓塊5直接布置安裝在彈簧軸套4外部；拉緊螺釘7固定在夾具體1和被檢測葉片尾部的螺紋內并將此二者拉緊。拉緊螺釘7固定在夾具體1和被檢測葉片尾部的螺紋內并將此二者拉緊的拉緊力矩為4NM;壓緊螺釘6用于壓緊壓塊5的壓緊力力矩為50NM。本發明需保護的核心技術是單軸徑葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法。本發明可以在國防領域的疲勞試驗考核項目中獲得良好的應用，其解決了有關試驗的技術難題，其潛在的社會和軍事效益極大。其尤其適合應用于單軸徑葉片的疲勞試驗中，其具有較為理想的效果，其潛在的社會和軍事效益極大。我們僅以單軸徑葉片為例，該軸徑葉片價格較貴(外購價格大約每片800美元)，而單軸徑葉片的疲勞試驗檢測是保證葉片工作的可靠性的重要過程，通過考核試驗，可以實現產權自主，將給國家節省大量外匯。每臺份64片，計51000美元；僅以每年100臺計算需外匯51，000元X100=5，100,000元(美元)；實現國產化后，每片葉片節約近100美元(100元X64X100臺=640，OOO元)。下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明圖l為應變片粘貼位置示意圖2為葉片裝夾方式示意圖；圖3為應力分布計算值沿葉高分布示意圖。具體實施例方式本發明附圖1、2中各數字標記的含義說明如下夾具體l、葉片軸頸2、葉片型面、彈簧夾套4壓塊5、夾緊螺釘6、拉緊螺釘7、角向定位槽8、應變片9。實施例1一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法所使用的設備是電磁振動臺和專用定位裝置；所述專用定位裝置具體結構包括以下部分夾具體l、彈簧夾套4、壓塊5、夾緊螺釘6、拉緊螺釘7、角向定位槽8;其中用于安裝被檢測葉片的夾具體1固定在電磁振動臺上，壓塊5和彈簧軸套4安裝在夾具體1上用于固定葉片軸徑的孔內，拉緊螺釘7分別固定在夾具體1和被檢測葉片尾部，壓緊螺釘6在基本垂直于被檢測葉片軸頸的軸線方向壓緊壓塊5。在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，使用專用定位裝置的具體要求是彈簧軸套4直接布置安裝在被檢測葉片尾部外側，壓塊5直接布置安裝在彈簧軸套4外部；拉緊螺釘7固定在夾具體1和被檢測葉片尾部的螺紋內并將此二者拉緊。我們具體的測定方法如下首先，采用電測應變片法測定葉片葉身表面的應力分布，初步確定葉片振動應力較大區域。參見圖l,將應變片粘貼在葉片3的進、排氣邊，葉背中部延縱向的表面上(一般應變片貼至中部)。將夾具體固定在電磁振動臺上，將葉片裝夾在夾具體1中，用壓塊5和彈簧軸套4壓住葉片軸徑，再用限力扳手拉緊螺釘擰在葉片尾部的螺紋內并拉緊，拉緊力為4NM，最后用扳手擰緊壓緊螺釘6，壓緊力為50NM，詳見圖2。然后開啟電磁振動臺，激起葉片一階共振；測量葉片型面部分的振動應力分布，尋找振動應力較大區域。我們根據測定的振動應力分布曲線，找出較大應力點區域(一般靠近葉片根部)，然后再在較大應力點區域尋找葉片的最大振動應力點位置。之后，我們采用逐次逼近的測量方法在葉片振動應力較大區域，按每次0.01lmm的小尺寸在上下或/和左右方向移動應變片，反復測量，最終找到葉身上的應力最大點位置的坐標。具體可以按常規試驗方法，試驗根據技術條件規定的應力測定，貼片位置并測試。尤其是對于圓軸徑葉片技術條件未給出明確的位置，我們在葉片的應力較大區，按0.01lmm的小尺寸上下移動，反復測量，最終找到葉身上的應力最大點位置的坐標。為了確定試驗的正確性，我們又對葉片的應力分布進行了計算。計算結果分析由圖3可見，對于一級整流葉片，最大相對振動應力點的位置在軸頸端葉背側，葉柄與葉身連接圓角處。距離前緣約16.4mm、距離葉柄約2.0mm處。該處最大相對振動應力為56590。測試數據舉例具體說明如下1)應變片粘貼位置距葉根3mm位置時，振幅1.5mm，電壓值414mv;2)應變片粘貼位置距葉根2.5mm位置時，振幅1.5mm，電壓值420mv;3)應變片粘貼位置距葉根2mm位置時，振幅1.5mm，電壓值423mv。下表3為振動監測點貼片位置處的應力放大系數。表3振動監測點貼片位置處的應力放大系數<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由此可見同樣在葉尖振幅為1.5mm時，不同的貼片位置其輸出電壓值不同。應變片粘貼位置約在2mm時的輸出較大，為423mv。該位置是應力最大點位置。權利要求1、一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，其特征在于所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法具體為首先，采用電測應變片法首先測定葉片葉身表面的應力分布，初步確定葉片振動應力較大區域；然后，采用逐次逼近的測量方法在葉片振動應力較大區域，按每次0.01～1mm的小尺寸在上下或/和左右方向移動應變片，反復測量，最終找到葉身上的應力最大點位置的坐標。2、按照權利要求1所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，其特征在于在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，要求在葉片一階共振的條件下進行振動應力較大區域的初步確定。3、按照權利要求2所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，其特征在于在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，所使用的設備是電磁振動臺和專用定位裝置；所述專用定位裝置具體結構包括以下部分夾具體(1)、彈簧夾套(4)、壓塊(5)、夾緊螺釘(6)、拉緊螺釘(7)、角向定位槽(8);其中用于安裝被檢測葉片的夾具體(1)固定在電磁振動臺上，壓塊(5)和彈簧軸套(4)安裝在夾具體(1)上用于固定葉片軸徑的孔內，拉緊螺釘(7)分別固定在夾具體(1)和被檢測葉片尾部，壓緊螺釘(6)在基本垂直于被檢測葉片軸頸的軸線方向壓緊壓塊(5)。4、按照權利要求3所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，其特征在于在測定葉片葉身表面的應力分布并初步確定葉片振動應力較大區域的過程中，使用專用定位裝置的具體要求是彈簧軸套(4)直接布置安裝在被檢測葉片尾部外側，壓塊(5)直接布置安裝在彈簧軸套(4)外部；拉緊螺釘(7)固定在夾具體(1)和被檢測葉片尾部的螺紋內并將此二者拉緊。5、按照權利要求4所述單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，其特征在于拉緊螺釘(7)固定在夾具體(1)和被檢測葉片尾部的螺紋內并將此二者拉緊的拉緊力矩為4NM;壓緊螺釘(6)用于壓緊壓塊(5)的壓緊力力矩為50NM。全文摘要一種單軸頸葉片疲勞試驗葉身最大應力的測定方法，首先，采用電測應變片法首先測定葉片葉身表面的應力分布，初步確定葉片振動應力較大區域；然后，采用逐次逼近的測量方法在葉片振動應力較大區域，按每次0.01～1mm的小尺寸在上下或/和左右方向移動應變片，反復測量，最終找到葉身上的應力最大點位置的坐標。本發明尤其適合應用于單軸徑葉片的疲勞試驗中，其可以在國防領域的疲勞試驗考核項目中獲得良好的應用，其解決了有關試驗的技術難題，潛在的社會和軍事效益極大。文檔編號G01L1/20GK101419114SQ200710157648公開日2009年4月29日申請日期2007年10月24日優先權日2007年10月24日發明者利萬,吳海峰,唐秀珍,張蔭鰲,徐東陽,徐永蛟,李志賢,王增玉,范秀杰,陳國瑞申請人:沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司