一种声疲劳试验件、设计方法、试验方法技术

本发明专利技术公开了一种声疲劳试验件、设计方法、试验方法。所述声疲劳试验件包括：中心板，所述中心板包括第一区域、第二区域以及连接所述第一区域以及第二区域的中心区域；筋条，所述筋条设置在所述中心区域上；口框结构，所述口框结构安装在所述中心板的第一区域周测以及所述中心板的第二区域周测；其中，所述口框结构用于与行波管试验装置连接。本申请的声疲劳试验件的破坏位置都出现在试验件中心板中心区域上，可以通过粘贴应变计有效测量到试验件的破坏位置应力。

【技术实现步骤摘要】
一种声疲劳试验件、设计方法、试验方法
本专利技术涉及声疲劳试验
，特别是涉及一种声疲劳试验件、设计方法、试验方法。
技术介绍
飞行器在飞行过程中会经受动力装置噪声、气动噪声等各种噪声载荷作用，当噪声载荷超过一定量级后，会对结构产生较大激励，特别是当噪声的频谱特性与结构的动态特性相耦合时，结构会产生显著的振动应力响应，这种应力长时间反复作用于结构，在应力集中部位或其它缺陷部位会萌生裂纹，进而引起裂纹扩展直至出现损伤或破坏。这就是声疲劳问题。在航空航天等领域的声疲劳研究中，经常需要了解某声疲劳薄弱部位的声疲劳寿命，而这就需要知道该部位所用材料在随机载荷下的应力响应水平与声疲劳寿命之间的关系，即通过试验的手段得到材料的声疲劳S～N曲线。这就需要设计一种试验件，通过声疲劳试验可以得到材料的声疲劳S～N曲线。现有技术中的声疲劳试验件存在着一些缺陷，主要表现为：(1)声疲劳S～N曲线的获得，需要测量到试验件的破坏位置应力和破坏时间，现有的声疲劳试验件破坏位置不一定出现在预计部位，从而无法通过应变计准确测量到破坏应力。(2)由于同一种试验件，破坏位置不一致，裂纹形式较为多样，在同样的声载荷条件下试验件寿命分散性较大，故而通过试验得到的S～N曲线相关系数较低。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种声疲劳试验件来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种声疲劳试验件，所述声疲劳试验件包括：中心板，所述中心板包括第一区域、第二区域以及连接所述第一区域以及第二区域的中心区域；筋条，所述筋条设置在所述中心区域上；口框结构，所述口框结构安装在所述中心板的第一区域周测以及所述中心板的第二区域周测；其中，所述口框结构用于与行波管试验装置连接。优选地，所述中心板的厚度为3mm。优选地，所述中心板的中心区域经过化铣，所述中心区域的厚度为1.5mm。优选地，所述筋条为角材。优选地，所述角材的一个面与中心板铆接，角材的两端通过连接角片与口框结构螺栓连接。优选地，所述中心板的材料为铝合金7075。本申请还提供了一种声疲劳试验件设计方法，所述声疲劳试验件设计方法包括如下步骤：制作筋条、中心板以及口框结构，并将筋条、中心板以及口框结构组合，形成所述声疲劳试验件；计算所述声疲劳试验件的一阶共振频率；预设一阶共振频率条件，判断计算获得的一阶共振频率是否满足所述一阶共振频率条件，若是，则结束；若否，则调整所述中心板尺寸，并计算调整后的声疲劳试验件的一阶共振频率，直至满足所述一阶共振频率条件。优选地，所述计算所述声疲劳试验件的一阶共振频率为：采用如下公式进行计算：f＝71.12×105KsKtts/b2(Hz)其中，b为壁板的短边尺寸(mm)；ts为板厚(mm)；Ks为形状比修正系数，数值取1；Kr，曲率修正系数，数值取1。优选地，所述预设一阶共振频率条件为判断所述计算获得的一阶共振频率在250Hz至150Hz之间。本申请还提供了一种声疲劳试验方法，所述声疲劳试验方法包括：步骤1:将如上所述的声疲劳试验件通过试验夹具安装到行波管上，加载总声压级为100dB至148dB之间的白噪声激励，对声疲劳试验件进行初始固有振动频率检查，频带控制范围为50Hz～10kHz，选择动态应变响应信噪比较好通道进行PSD分析，确定试件无损伤时的初始固有频率；步骤2：根据声疲劳试验件无损伤时的初始固有频率，选择声载荷窄带频率范围，加载总声压级160～162dB的声激励载荷进行试验，同步采集各个通道的应变数据，记录试验时间；步骤3：实时监控2～3个响应较大点的均方根值响应，当响应RMS值降低约30μ或某个通道的响应RMS值大幅下降时，暂停试验；步骤4：对试件进行探伤，目视检查试件有无裂纹或应变片损坏，分析试验数据；步骤5：检查声疲劳试验件第一阶固有频率有无改变，若变化≥5％，判定声疲劳试验件疲劳破坏，记录试件声疲劳破坏模式，计算出有效循环次数；步骤6：若判断试件未破坏，重复所述步骤2至步骤5，直至判定所述声疲劳试验件疲劳破坏。本申请的声疲劳试验件的破坏位置都出现在试验件中心板中心区域上，可以通过粘贴应变计有效测量到试验件的破坏位置应力。因此，采用本专利技术的声疲劳试验件设计形式，可以有效测量到试验件的声疲劳S～N曲线，为结构/材料的声疲劳研究提供了有力的支持。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的声疲劳试验件的结构示意图。图2为图1所示的声疲劳试验件的A-A的剖视图。附图标记：1、筋条；2、中心板；3、口框结构；4、连接角片；5、第一区域；6、第二区域；7、中心区域。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。图1是根据本专利技术第一实施例的声疲劳试验件的结构示意图。图2为图1所示的声疲劳试验件的A-A的剖视图。如图1及图2所示的声疲劳试验件包括中心板2、筋条1以及口框结构3，中心板2包括第一区域5、第二区域6以及连接第一区域5以及第二区域6的中心区域7；筋条1设置在中心区域7上；口框结构3安装在中心板2的第一区域5周测以及所述中心板2的第二区域6周测；其中，口框结构3用于与行波管试验装置连接。本申请的声疲劳试验件试验件的破坏位置都出现在试验件中心板中心区域上，可以通过粘贴应变计有效测量到试验件的破坏位置应力。因此，采用本专利技术的声疲劳试验件设计形式，可以有效测量到试验件的声疲劳S～N曲线，为结构/材料的声疲劳研究提供了有力的支持。在本实施例中，所述中心板的厚度为3mm。在本实施例中，所述中心板的中心区域经过化铣，所述中心区域的厚度为1.5mm。在本实施例中，筋条1为角材。在本实施例中，角材的一个面与中心板铆接，角材的两端通过连接角片与口框结构螺栓连接。在本实施例中，中心板的材料为铝合金7075。在本实施例中，a)口框结构口框结构的材料选择可以选择各个金属材料，也可以选择为与中心板的材料一致。结构形式可以为四边合围的分体结构，也可以是一个整体结构。为了保证口框结构具有良好的整体刚度，其局部截面形状应为“L”形，板材厚度不小于5mm，并在口框四周留有与行波管连接的螺栓孔。b)中心板由于试验件的破坏部位出现在中心板上，所以中心板的材料应为声疲劳试验所考核材料。将中心板为3m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声疲劳试验件，其特征在于，所述声疲劳试验件包括：中心板(2)，所述中心板(2)包括第一区域(5)、第二区域(6)以及连接所述第一区域(5)以及第二区域(6)的中心区域(7)；筋条(1)，所述筋条(1)设置在所述中心区域(7)上；口框结构(3)，所述口框结构(3)安装在所述中心板(2)的第一区域(5)周测以及所述中心板(2)的第二区域(6)周测；其中，所述口框结构(3)用于与行波管试验装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种声疲劳试验件，其特征在于，所述声疲劳试验件包括：中心板(2)，所述中心板(2)包括第一区域(5)、第二区域(6)以及连接所述第一区域(5)以及第二区域(6)的中心区域(7)；筋条(1)，所述筋条(1)设置在所述中心区域(7)上；口框结构(3)，所述口框结构(3)安装在所述中心板(2)的第一区域(5)周测以及所述中心板(2)的第二区域(6)周测；其中，所述口框结构(3)用于与行波管试验装置连接。2.如权利要求1所述的声疲劳试验件，其特征在于，所述中心板的厚度为3mm。3.如权利要求2所述的声疲劳试验件，其特征在于，所述中心板的中心区域经过化铣，所述中心区域的厚度为1.5mm。4.如权利要求1所述的声疲劳试验件，其特征在于，所述筋条(1)为角材。5.如权利要求4所述的声疲劳试验件，其特征在于，所述角材的一个面与中心板铆接，角材的两端通过连接角片与口框结构螺栓连接。6.如权利要求1所述的声疲劳试验件，其特征在于，所述中心板的材料为铝合金7075。7.一种声疲劳试验件设计方法，其特征在于，所述声疲劳试验件设计方法包括如下步骤：制作筋条(1)、中心板(2)以及口框结构(3)，并将筋条(1)、中心板(2)以及口框结构(3)组合，形成所述声疲劳试验件；计算所述声疲劳试验件的一阶共振频率；预设一阶共振频率条件，判断计算获得的一阶共振频率是否满足所述一阶共振频率条件，若是，则结束；若否，则调整所述中心板尺寸，并计算调整后的声疲劳试验件的一阶共振频率，直至满足所述一阶共振频率条件。8.如权利要求7所述的声...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈超，王琰，郭定文，邹学锋，周红卫，杨堃，
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