一种用于获得发动机转子叶片振动应力的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于获得噪声激励下发动机转子叶片振动应力的静态试验方法，使用行波声场模拟噪声激励，使用叶根顶紧力方法模拟转速引起的叶根力边界，使用动态应变测试手段获得转子叶片最大振动应力部位的最大均方根主应力。该方法可以对转子叶片在噪声激励下、各固定物理转速下的振动应力进行测试，可方便考虑叶片的噪声激励方向，试验成本较低，避免了叶片在旋转情况下进行噪声激励试验所带来的诸多问题，如需要大功率电机驱动，需要昂贵的环形电刷引出应变信号，也避免了旋转情况下声场难以控制的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种用于获得噪声激励下发动机转子叶片振动应力的静态试验方法，使用行波声场模拟噪声激励，使用叶根顶紧力方法模拟转速引起的叶根力边界，使用动态应变测试手段获得转子叶片最大振动应力部位的最大均方根主应力。该方法可以对转子叶片在噪声激励下、各固定物理转速下的振动应力进行测试，可方便考虑叶片的噪声激励方向，试验成本较低，避免了叶片在旋转情况下进行噪声激励试验所带来的诸多问题，如需要大功率电机驱动，需要昂贵的环形电刷引出应变信号，也避免了旋转情况下声场难以控制的问题。【专利说明】
本专利技术涉及航空发动机结构强度领域，具体涉及一种用于获得发动机转子叶片振 动应力的静态试验方法。
技术介绍
发动机转子叶片是航空发动机关键零部件之一，其工作条件恶劣，转子叶片不仅 高速旋转时所承受的离心负荷大，叶尖速度高，而且处于流场、温度场、声场等多场耦合的 复杂工作环境下，导致其静应力、动应力水平都比较高。振动应力为转子叶片工作时主 要应力状态之一，其中转子叶片的振动应力主要来自于气流扰动、噪声激励或叶盘传递 的振动等。如文献陶春虎等编著，航空发动机转动部件的失效与预防，国防工业出版社， ISBN978-7-118-02146-2在介绍转子叶片的振动类型及其特征时指出，"随机激振在各个频 率下都有激振力，这些激振力作用在叶片上，会引起叶片普遍的强迫振动，而在某几个频率 下引起共振。这几个频率就是叶片的自振频率，随机激振力是随时间变化的，因而叶片振动 也是随时间变化，称为随机振动。其激振源是强大的噪声，故又将由此引起的叶片疲劳称为 噪声疲劳，噪声源是叶片对气流的干扰和气流燃烧。噪声愈大，激振力愈强，叶片受损可能 性愈大"。 测试发动机转子叶片在噪声激励下振动应力显得非常重要，而在发动机开机状态 下测试噪声激励导致的振动应力试验成本高，需要大功率电机驱动，需要昂贵的环形电刷 引出应变信号，同时，试验难度大，旋转情况下声场难以控制。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供了一种用于获得发动机转子叶片振动 应力的方法，用于获得噪声激励下发动机转子叶片振动应力的静态试验方法。使用该方法 可以在转子叶片不转动情况下测试转子叶片在要求的噪声谱、声激励方向、物理转速下的 振动应力，具体包括如下步骤： S1、使用行波声场模拟噪声激励； S2、使用叶根顶紧力方法模拟转速引起的叶根力边界，并依据所述叶根力边界将 转子叶片试验件安装在夹具上； S3、使用动态应变测试手段获得转子叶片最大振动应力部位的最大均方根主应 力。 优选的是，在所述步骤Sl中，通过行波管设计和声场闭环控制满足试验对噪声谱 的要求，通过安装夹具设计满足试验对噪声激励方向的要求。 在上述任一方案中优选的是，所述步骤S2具体如下： S201、标定螺栓的拧紧力矩与顶紧力的关系； S202、计算物理转速下转子叶片对应的离心力，所述转子叶片转动产生的离心力 形成叶根力边界； S203、由所述叶根力边界结合步骤S201得到的拧紧力矩与顶紧力的关系，得到试 验要求的物理转速应施加的拧紧力矩； S204、通过定力扭矩扳手按照所述拧紧力矩将转子叶片试验件安装在夹具上。 在上述任一方案中优选的是，在所述步骤S3中，包括在转子叶片的振动应力最大 部位粘贴一应变花用来测量转子叶片的应力。 在上述任一方案中优选的是，通过动态应变仪对振动应力进行测量。 在上述任一方案中优选的是，通过以下公式计算测试点的最大均方根主应力， 【权利要求】1. ，其特征在于包括以下步骤： 51、 使用行波声场模拟噪声激励； 52、 使用叶根顶紧力方法模拟转速引起的叶根力边界，并依据所述叶根力边界将转子 叶片试验件安装在夹具上； 53、 使用动态应变测试手段获得转子叶片最大振动应力部位的最大均方根主应力。2. 根据权利要求1所述的用于获得发动机转子叶片振动应力的方法，其特征在于：在 所述步骤S1中，通过行波管设计和声场闭环控制满足试验对噪声谱的要求，通过安装夹具 设计满足试验对噪声激励方向的要求。3. 根据权利要求1所述的用于获得发动机转子叶片振动应力的方法，其特征在于：所 述步骤S2具体如下： 5201、 标定螺栓的拧紧力矩与顶紧力的关系； 5202、 计算物理转速下转子叶片对应的离心力，所述转子叶片转动产生的离心力形成 叶根力边界； 5203、 由所述叶根力边界结合步骤S201得到的拧紧力矩与顶紧力的关系，得到试验要 求的物理转速应施加的拧紧力矩； 5204、 通过定力扭矩扳手按照所述拧紧力矩将转子叶片试验件安装在夹具上。4. 根据权利要求1所述的用于获得发动机转子叶片振动应力的方法，其特征在于：在 所述步骤S3中，包括在转子叶片的振动应力最大部位粘贴一应变花用来测量转子叶片的 应力。5. 根据权利要求4所述的用于获得发动机转子叶片振动应力的方法，其特征在于：通 过动态应变仪对振动应力进行测量。6. 根据权利要求1所述的用于获得发动机转子叶片振动应力的方法，其特征在于：在 所述步骤S3中，通过以下公式计算测试点的最大均方根主应力，其中，分别为转子叶片最大振动应力部位0°、90°和45°方向的均方根应变 值，E为转子叶片材料的弹性模量。【文档编号】G01M13/00GK104483119SQ201410775119【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日 【专利技术者】王琰, 郭定文, 王秋蓉, 黄文超 申请人:中国飞机强度研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获得发动机转子叶片振动应力的方法，其特征在于包括以下步骤：S1、使用行波声场模拟噪声激励；S2、使用叶根顶紧力方法模拟转速引起的叶根力边界，并依据所述叶根力边界将转子叶片试验件安装在夹具上；S3、使用动态应变测试手段获得转子叶片最大振动应力部位的最大均方根主应力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王琰，郭定文，王秋蓉，黄文超，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61