一种减少无效件的振动疲劳试验装置、振动疲劳试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种减少无效件的振动疲劳试验装置、振动疲劳试验方法，所述减少无效件的振动疲劳试验装置在保证对试片进行刚性夹持的同时，通过改进上、下夹板与试片交界处的结构形式，有效消除了因交界线的尖锐棱角对试片表面的压入和磨损，从而降低夹持部位发生微动磨损的几率，进而使疲劳裂纹出现在缩颈区这一结构应力集中处，而不是出现在夹持部位，从而提高了试片测试结果的有效性，大大减少了无效件的产生，节省了试片数量，降低了成本。降低了成本。降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种减少无效件的振动疲劳试验装置、振动疲劳试验方法


[0001]本专利技术涉及疲劳性能测试
，特别地，涉及一种减少无效件的振动疲劳试验装置，另外，还涉及一种振动疲劳试验方法。

技术介绍

[0002]一阶振动疲劳性能是叶片结构与强度设计的重要技术指标，疲劳性能的优劣直接关系到发动机的耐久性。由于叶片价格昂贵且难以获取，在叶片材料及加工工艺的研究过程中，为了评估材料、工艺对叶片的疲劳性能的影响规律，通常采用模拟叶片结构的试片进行研究，从而加快研究进度，降低研究成本。具体地，如图1所示，试片7为平板状，上、下平面的品行度不超过0.05mm，为了考核材料及工艺对试片7的振动疲劳性能的影响，在试片7的中部设计有一个缩颈区701，右半部分设计有两个平行排列的螺钉孔702，其中，缩颈区701为整个试片7的强度最薄弱区域，在正常测试条件下，疲劳裂纹应当在缩颈区701处萌生并扩展。
[0003]在进行测试时，为了确保测试结果有效性，试片的右半部分通常通过上、下夹板夹紧并与上、下夹板形成刚性体，然后整体放置在电磁振动台上做上下往复运动，而试片的左半部分则处于悬臂梁状态。但是，经过研究发现，在往复振动过程中，上、下夹板的左端面会在试片的上、下表面分别形成一道压痕，这些压痕来源于夹板左端面的棱线与试片之间的微动磨损，磨损区域形成较高的局部应力集中系数，往往超过缩颈处的结构应力集中系数，易导致疲劳裂纹在压痕处萌生，而未能对缩颈处的材料及工艺状态进行考核，从而导致测试结果无效，测试过程产生了较多的无效件，造成了试片资源的严重浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种减少无效件的振动疲劳试验装置、振动疲劳试验方法，以解决现有振动疲劳试验过程中产生较多无效件，造成试片资源严重浪费的技术问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种减少无效件的振动疲劳试验装置，包括振动台、基座、下夹板、上夹板和夹紧螺钉，所述基座固定安装在所述振动台上，所述下夹板安装在所述基座上，所述上夹板位于所述下夹板的正上方，试片的右半部分放置在所述上夹板和下夹板之间并通过所述夹紧螺钉与所述基座连接固定，所述上夹板的下表面与左端面的交界线、所述下夹板的上表面与左端面的交界线均进行倒圆处理。
[0006]进一步地，倒圆半径为1mm～4mm。
[0007]进一步地，所述下夹板和上夹板的表面覆盖有铜涂层。
[0008]进一步地，所述铜涂层的厚度为0.2mm～1mm，铜含量不低于95wt％，表面粗糙度不超过Ra1.6μm。
[0009]进一步地，在进行铜涂层制备前，先对下夹板和上夹板进行喷丸强化处理，喷丸强度为0.05A～0.15A，喷丸覆盖率为100％～200％，喷丸强化处理后的表面粗糙度为Ra0.8μm～1.6μm。
[0010]进一步地，试片上的缩颈区与螺钉孔之间的区域进行了激光冲击强化，激光功率密度为3～10GW/cm2，冲击凹坑搭接率为30％～70％，冲击区的覆盖率为100％～200％，激光冲击强化后的表面粗糙度为Ra0.4μm～1.2μm。
[0011]另外，本专利技术还提供一种振动疲劳试验方法，采用如上所述的振动疲劳试验装置，包括以下内容：
[0012]在试片的缩颈区表面粘贴应变片，再将试片的右半部分放置在上夹板和下夹板之间并通过夹紧螺钉连接固定；
[0013]确定夹紧螺钉的拧紧力矩，并通过激光位移传感器测量到的位移值获得试片的一阶固有频率；
[0014]按照设定的试验程序进行振动疲劳测试，获得试片的一阶振动疲劳寿命；
[0015]松开夹紧螺钉，对试片进行着色检查，拍照记录裂纹位置，若试片的表面无可见裂纹或者裂纹位于缩颈区，则测试结果有效，若裂纹位置位于螺钉孔处或者位于缩颈区与螺钉孔之间的区域，则测试结果无效。
[0016]进一步地，在安装试片之前还包括以下内容：
[0017]对下夹板和上夹板进行喷丸强化处理后在两者表面制备铜涂层。
[0018]进一步地，在安装试片之前还包括以下内容：
[0019]对试片上缩颈区与螺钉孔之间的区域进行激光冲击强化。
[0020]进一步地，还包括以下内容：
[0021]记录累积循环周次或者在进行测试前测量下夹板和上夹板的铜涂层厚度，当累积循环周次超过1*108周次时，或者当测量得到下夹板和上夹板的铜涂层厚度小于0.2mm时，应对铜涂层进行重新制备。
[0022]本专利技术具有以下效果：
[0023]本专利技术的减少无效件的振动疲劳试验装置，在保证对试片进行刚性夹持的同时，通过改进上、下夹板与试片交界处的结构形式，有效消除了因交界线的尖锐棱角对试片表面的压入和磨损，从而降低夹持部位发生微动磨损的几率，进而使疲劳裂纹出现在缩颈区这一结构应力集中处，而不是出现在夹持部位，从而提高了试片测试结果的有效性，大大减少了无效件的产生，节省了试片数量，降低了成本。
[0024]另外，本专利技术的振动疲劳试验方法，通过夹紧螺钉将试片的右半部分与下夹板、上夹板连接固定为一个刚性体，在保证对试片进行刚性夹持的同时，通过改进上、下夹板与试片交界处的结构形式，有效消除了因交界线的尖锐棱角对试片表面的压入和磨损，从而降低夹持部位发生微动磨损的几率，进而使疲劳裂纹出现在缩颈区这一结构应力集中处，而不是出现在夹持部位，从而提高了试片测试结果的有效性。并在振动疲劳试验结束后，通过对试片进行着色检查确定裂纹的位置来判断测试结果是否有效，从而提高了试片测试结果的准确性。采用本专利技术的振动疲劳试验方法后，大多数试片的疲劳裂纹出现在缩颈区，而非夹持部位，测试结果无效的试片比例下降了8～10倍，大大减少了无效件的产生，节省了试片数量，降低了成本。
[0025]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0027]图1是试片的结构示意图。
[0028]图2是本专利技术优选实施例的减少无效件的振动疲劳试验装置的结构示意图。
[0029]图3是本专利技术优选实施例的上夹板和下夹板的结构示意图。
[0030]图4是本专利技术优选实施例中试片上的激光冲击强化区域的示意图。
[0031]图5是本专利技术另一实施例的振动疲劳试验方法的流程示意图。
[0032]附图标记说明
[0033]1、振动台；2、基座；3、螺钉；4、下夹板；5、上夹板；6、夹紧螺钉；7、试片；701、缩颈区；702、螺钉孔。
具体实施方式
[0034]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0035]如图2和图3所示，本专利技术的优选实施例提供一种减少无效件的振动疲劳试验装置，包括振动台1、基座2、下夹板4、上夹板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少无效件的振动疲劳试验装置，其特征在于，包括振动台(1)、基座(2)、下夹板(4)、上夹板(5)和夹紧螺钉(6)，所述基座(2)固定安装在所述振动台(1)上，所述下夹板(4)安装在所述基座(2)上，所述上夹板(5)位于所述下夹板(4)的正上方，试片(7)的右半部分放置在所述上夹板(5)和下夹板(4)之间并通过所述夹紧螺钉(6)与所述基座(2)连接固定，所述上夹板(5)的下表面与左端面的交界线、所述下夹板(4)的上表面与左端面的交界线均进行倒圆处理。2.如权利要求1所述的减少无效件的振动疲劳试验装置，其特征在于，倒圆半径为1mm～4mm。3.如权利要求1所述的减少无效件的振动疲劳试验装置，其特征在于，所述下夹板(4)和上夹板(5)的表面覆盖有铜涂层。4.如权利要求3所述的减少无效件的振动疲劳试验装置，其特征在于，所述铜涂层的厚度为0.2mm～1mm，铜含量不低于95wt％，表面粗糙度不超过Ra1.6μm。5.如权利要求3所述的减少无效件的振动疲劳试验装置，其特征在于，在进行铜涂层制备前，先对下夹板(4)和上夹板(5)进行喷丸强化处理，喷丸强度为0.05A～0.15A，喷丸覆盖率为100％～200％，喷丸强化处理后的表面粗糙度为Ra0.8μm～1.6μm。6.如权利要求1所述的减少无效件的振动疲劳试验装置，其特征在于，试片(7)上的缩颈区(701)与螺钉孔(702)之间的区域进行了激光冲击强化，激光功率密度为3～10GW/cm2，冲击凹坑搭接率为30％～70％，冲击区的覆盖率为100％～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维，赵春玲，李园春，查小晖，吴施志，油如月，邸士雄，彭文雅，石瑶，冯凯凯，李璞，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：