【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具及试验方法
[0001]本专利技术属于陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构力学性能评估领域，具体涉及一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具及试验方法。
技术介绍
[0002]航空燃气涡轮发动机的涡轮叶盘连接的榫接结构处于高温、高压、高载荷的恶劣工况条件下，在复杂载荷的交互作用下，榫接部位作为涡轮叶片和涡轮盘连接位置，叠加了接触和磨损等因素，进一步恶化了其工作环境，导致榫接部位极易发生疲劳失效。而涡轮叶片和涡轮盘作为航空发动机的关键结构件一旦破坏后果严重。因此，有必要针对榫接部位的疲劳性能和疲劳寿命的评估技术开展研究。随着材料技术的不断发展，陶瓷基复合材料由于优异的机械性能、耐高温性能，逐渐成为航空航天热端部件理想的下一代候选材料。为加快新材料的工程应用，需在实验室环境中开展工况温度条件下各类强度、疲劳试验探究陶瓷基复合材料榫接部位的强度和疲劳特性。
[0003]考虑到复合材料脆性、各向异性以及多相体系等特点，适用于金属的试验夹具及方法存在一定的问题。传统的金属夹具夹持包...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具，其特征在于：包括上端夹具(1)、上夹板(2)、夹紧螺栓(3)、上夹块(4)、楔形夹块(5)、上夹板螺栓(6)、上连板(7)、上连板螺栓(8)、加强片(9)、榫头模拟件(10)、下连板螺栓(11)、下连板(12)、榫槽模拟件(13)、下夹板(14)、冷却水孔(15)和下端夹具(16)；所述上端夹具(1)无螺纹的一端圆柱段与疲劳试验机连接，另一端通过外螺纹与上夹板(2)上端的内螺纹连接；所述上夹板(2)下端两侧通过上夹板螺栓(6)与上连板(7)中心螺栓孔相互定位；两个上连板(7)则通过上连板螺栓(8)固定在上夹块(4)两侧；上夹块(4)与楔形夹块(5)之间通过斜面相配合，楔形夹块(5)内侧与加强片(9)相贴合；所述加强片(9)通过胶粘的方式固定在榫头模拟件(10)的夹持段两侧；所述夹紧螺栓(3)从上夹块(4)上方拧入，压紧下方的楔形夹块(5)；榫头模拟件(10)表面设置有耐磨导电涂层，下方与榫槽模拟件(13)相配合，榫槽模拟件(13)外侧与下夹板(14)开口槽配合定位，下夹板(14)和下连板(12)在开口槽上方开口处通过下连板螺栓(11)连接；下夹板(14)下侧内螺纹和下端夹具(16)外螺纹连接，下端夹具(16)另一端圆柱段同疲劳试验机相连；所述下夹板(14)通过底部两侧的冷却水孔(15)通入冷却液进行冷却；开展高温疲劳试验时，针对涡轮叶盘榫接结构采用电磁感应线圈或高温炉进行加热。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具，其特征在于：所述高温最高达1100℃，最大载荷为100kN；所述疲劳试验包括静强度、低循环疲劳、蠕变
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疲劳、蠕变或热机械加载方式；所述榫头模拟件(10)采用SiC/SiC、SiO2/SiC、Al2O3/SiC等陶瓷基复合材料的其中一种，所述榫槽模拟件(13)采用GH4169、GH4720Li高温合金或TC4、TC11钛合金的其中一种。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具，其特征在于：所述疲劳试验夹具上侧的载荷传递路线为上端夹具(1)通过螺纹传向上夹板(2)，螺纹受轴向力；上夹板(2)传给上连板(7)、上连板(7)传向上夹块(4)，螺纹均受剪切力；上夹块(4)通过斜面传给楔形夹块(5)，楔形夹块(5)通过摩擦力传给榫头模拟件(10)。4.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具，其特征在于：所述榫头模拟件(10)的摩擦夹持通过上方两个夹紧螺栓(3)确保不发生试件滑落；所述上夹块(4)与楔形夹块(5)通过斜面在加载时形成对楔形夹块(5)内侧的夹紧力，楔形夹块(5)内侧作用于榫头模拟件(10)夹持段两侧的加强片(9)上，加强片(9)表面加工有滚花以增加摩擦力；两侧的上连板(7)控制上夹块(4)、楔形夹块(5)和榫头模拟件(10)不发生横向位移；所述上夹块(4)上端的两个夹紧螺栓(3)沿轴向向下旋入，与楔形夹块(5)接触，即在夹具装配时增加楔形夹块(5)对榫头模拟件(10)的横向夹紧力，避免出现试件滑脱的现象。5.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具，其特征在于：所述下夹板(14)、下连板(12...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡殿印，刘昱，刘茜，王荣桥，杜俊良，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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