获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法技术

本发明专利技术公开了一种获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，包括以下步骤：模拟涡轮盘原型制作与光敏树脂模型离心加载装置配合的光敏树脂模型轮盘；采用光敏树脂模型离心加载装置开展光敏树脂模型轮盘的破裂试验，以获取光敏树脂模型轮盘破裂的部位；确定光敏树脂模型轮盘上光纤光栅应力测量点；采用光敏树脂模型离心加载装置开展光敏树脂模型轮盘的光纤光栅应力测量；分析光敏树脂模型轮盘破裂试验与光纤光栅应力测量的结果；对获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法获得的结果做出结论。本发明专利技术方法，用以解决航空发动机轮盘的薄弱部位难以确定的难题，同时为设计人员判断轮盘的设计及改进方案是否合理提供试验依据，有助于避免后期出现颠覆性故障、造成重大损失。造成重大损失。造成重大损失。

【技术实现步骤摘要】
获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法


[0001]本专利技术涉及光敏树脂
，特别地，涉及一种获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法。

技术介绍

[0002]轮盘的一个重要设计准则就是防止破裂，为防止轮盘在正常使用条件下破裂，即轮盘失效，常规的技术途径是先计算轮盘的破裂转速，然后通过真实轮盘试验件的破裂试验进行验证。
[0003]通过实物轮盘的破裂试验以确定轮盘的薄弱部位，这是通用的技术途径，但成本高、周期长，其准确度也需进一步提高；新研制的先进航空发动机轮盘因为受载情况复杂，受目前技术条件限制难以准确确定其薄弱部位，在实际使用过程中的破裂位置有时与预期存在较大的差异；航空发动机的轮盘破裂试验通常在真空环境下进行，主要模拟离心载荷和温度载荷，无法考虑气动载荷的影响，随着技术水平的提高，航空发动机研制人员已认识到有时气动载荷对轮盘破裂有较大影响，这对当前的试验技术提出了新的要求，急需发展新的试验技术以提高轮盘薄弱部位确定的准确度。
[0004]光敏树脂模型用于光弹性试验是国际上的一门新兴技术，而采用光敏树脂模型进行破裂试验属于起步阶段的试验技术，如何利用光敏树脂轮盘准确确定轮盘的薄弱部位，为判断先进航空发动机轮盘的设计及改进是否合理提供试验依据，在该领域尚无相关的成熟方法，迫切需要技术人员的创造性劳动以提出满足工程应用的试验方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，以解决现有方法存在的成本高、周期长、无法考虑气动载荷影响及无法准确获取轮盘破裂位置的技术问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，包括以下步骤：S10：模拟涡轮盘原型制作与光敏树脂模型离心加载装置配合的光敏树脂模型轮盘；S20：采用光敏树脂模型离心加载装置开展光敏树脂模型轮盘的破裂试验，以获取光敏树脂模型轮盘破裂的部位；S30：确定光敏树脂模型轮盘上光纤光栅应力测量点；S40：采用光敏树脂模型离心加载装置开展光敏树脂模型轮盘的光纤光栅应力测量；S50：分析光敏树脂模型轮盘破裂试验与光纤光栅应力测量的结果；S60：对获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法获得的结果做出结论。
[0008]进一步地，步骤S10具体包括以下步骤：光敏树脂模型轮盘设计：选取涡轮盘原型设计光敏树脂模型轮盘，并使光敏树脂模型轮盘除了加载部位为了与光敏树脂模型离心加载装置配合而根据等效原理进行等效替代外，其余部位的形状、尺寸分别与涡轮盘原型相同；光敏树脂模型轮盘制作：光敏树脂模型轮盘制作时与加载体作为一个整体进行加工，且加工关键部位的工序与涡轮盘原型的加工设备相同。
[0009]进一步地，步骤S20具体包括以下步骤：把加工好的光敏树脂模型轮盘安装至光敏
树脂模型离心加载装置上；对光敏树脂模型轮盘进行温控；温控过程中启动光敏树脂模型离心加载装置的驱动电机对光敏树脂模型轮盘进行无级加载，直至光敏树脂模型轮盘破裂为止。
[0010]进一步地，步骤S30中，光纤光栅应力测量点包括：本次试验获得的光敏树脂轮盘破裂部位、以往涡轮盘实物试验破裂的部位、其它型号轮盘在实际使用过程中发生过破裂的部位、有限元分析方法得到应力最大的部位、设计和试验人员依据经验认为可能的薄弱部位；应力测量点控制在不超过5个为宜，用一根有多个测点的光纤光栅完成测试，试验时根据具体情况选取其中的2个到5个不等的应力测量点进行测量。
[0011]进一步地，步骤S40具体包括以下步骤：在新的光敏树脂模型轮盘上确定的应力测量点处粘贴光纤光栅应变计；把粘贴好光纤光栅应变计的该新的光敏树脂模型轮盘安装至光敏树脂模型离心加载装置上，同时将光纤光栅应变计的连线接入光纤光栅解调仪并设置好相关参数；对光敏树脂模型轮盘进行温控，温控过程中光纤光栅解调仪启动采集试验数据；温控过程中启动光敏树脂模型离心加载装置的驱动电机对光敏树脂模型轮盘进行无级加载，直至光敏树脂模型轮盘破裂为止，且光敏树脂模型轮盘破裂时光纤光栅解调仪停止采集试验数据。
[0012]进一步地，光敏树脂模型轮盘的温控曲线为1h由室温升至30℃，然后以5～10℃/h的速率上升至65℃，并保温2～10h。
[0013]进一步地，保温1～3h后启动驱动电机并缓慢提高转速进行无级加载，且无级加载过程中，密切关注振动值的变化及异常声响，如有异常声响或者振动值超过限制值时均需停车检查。
[0014]进一步地，步骤S50具体包括：分析光敏树脂模型轮盘破裂试验与光纤光栅应力测量结果是否一致；分析两次试验过程中监控到的振动值在转速不大于4200r/min过程中是否超过0.6g。
[0015]进一步地，步骤60中，当光敏树脂模型轮盘破裂试验与光纤光栅应力测量结果一致，并且试验过程中监控到的振动值在转速不大于4200r/min时不超过0.6g时，则认定试验有效，且该试验结果可作为评估设计是否合理的依据。
[0016]进一步地，步骤S60中，如光敏树脂模型轮盘破裂试验与光纤光栅应力测量结果不一致，则需要查找原因，并在排除故障后重新开展试验直至两者试验结果一致为止，如经过多次排除故障，两者试验结果仍然不一致则该试验无效，试验结果不能作为评估设计是否合理的依据；如试验有效并且试验获取的薄弱部位与有限元分析或技术人员依据经验得到的薄弱部位相同，且试验结果与计算结果的应力幅值相差不超过10％，则认为试验结果理想；当试验有效，但试验结果与计算结果存在较大差异时需分析具体原因，在未找到原因前，建议设计先采纳试验结果。
[0017]本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术的目的是提供一种用于准确确定轮盘薄弱部位的试验方法，以解决航空发动机轮盘的薄弱部位难以确定的难题，同时为设计人员判断轮盘的设计及改进方案是否合理提供试验依据，有助于避免设计人员由于前期不能准确确定轮盘的薄弱部位，导致后期出现颠覆性故障、造成重大损失；本专利技术的获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法中，采用的光敏树脂模型试验技术是国际上的新兴技术，它用于破裂试验是行业内最近几年才开始的研
究，通过光敏树脂模型试验来获取轮盘的薄弱部位需要进行全新的创造性研究，该技术研究处于起步阶段，没有比较接近的现有模型试验技术，其它类似的现有技术为实物试验技术；本专利技术方法在国内首次实现了光敏树脂轮盘旋转破裂时应力的定量分析，利用光敏树脂模型破裂试验直接获取轮盘的薄弱部位，并获得了其破裂时的应力值，并有利于提早发现设计没有掌握的薄弱部位及其应力值，避免后期出现颠覆性故障，给航空发动机研制带来重大损失，也有利于评估设计改进方案是否合理；本专利技术方法与现有实物轮盘试验技术相比，成本低，且试验过程中有空气，比真空环境的实物轮盘试验多模拟了一种载荷，有利于发现气动载荷对应力分布的影响，使设计更全面了解可能存在的薄弱部位；本专利技术方法仍然利用了模型试验的几何相似(光敏树脂模型轮盘模拟涡轮盘原型制作)、边界条件相似和载荷相似三个相似条件，且在载荷相似方面比真空环境下的实物轮盘试验更接近真实情况，并光敏树脂模型轮盘上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：模拟涡轮盘原型制作与光敏树脂模型离心加载装置配合的光敏树脂模型轮盘；S20：采用光敏树脂模型离心加载装置开展光敏树脂模型轮盘的破裂试验，以获取光敏树脂模型轮盘破裂的部位；S30：确定光敏树脂模型轮盘上光纤光栅应力测量点；S40：采用光敏树脂模型离心加载装置开展光敏树脂模型轮盘的光纤光栅应力测量；S50：分析光敏树脂模型轮盘破裂试验与光纤光栅应力测量的结果；S60：对获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法获得的结果做出结论。2.根据权利要求1所述的获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，其特征在于，步骤S10具体包括以下步骤：光敏树脂模型轮盘设计：选取涡轮盘原型设计光敏树脂模型轮盘，并使光敏树脂模型轮盘除了加载部位为了与光敏树脂模型离心加载装置配合而根据等效原理进行等效替代外，其余部位的形状、尺寸分别与涡轮盘原型相同；光敏树脂模型轮盘制作：光敏树脂模型轮盘制作时与加载体作为一个整体进行加工，且加工关键部位的工序与涡轮盘原型的加工设备相同。3.根据权利要求1所述的获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，其特征在于，步骤S20具体包括以下步骤：把加工好的光敏树脂模型轮盘安装至光敏树脂模型离心加载装置上；对光敏树脂模型轮盘进行温控；温控过程中启动光敏树脂模型离心加载装置的驱动电机对光敏树脂模型轮盘进行无级加载，直至光敏树脂模型轮盘破裂为止。4.根据权利要求1所述的获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，其特征在于，步骤S30中，光纤光栅应力测量点包括：本次试验获得的光敏树脂轮盘破裂部位、以往涡轮盘实物试验破裂的部位、其它型号轮盘在实际使用过程中发生过破裂的部位、有限元分析方法得到应力最大的部位、设计和试验人员依据经验认为可能的薄弱部位；应力测量点控制在不超过5个为宜，用一根有多个测点的光纤光栅完成测试，试验时根据具体情况选取其中的2个到5个不等的应力测量点进行测量。5.根据权利要求1所述的获取轮盘薄弱部位的杂交试验方法，其特征在于，步骤S40具体包括以下步骤：在新的光敏树脂模型轮盘上确定的应力测量点处粘贴光纤光栅应变计；把粘贴好光纤光栅应变计的该新的光敏树脂模型轮盘安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天才，邓旺群，陈亚农，夏清，张娟，刘文魁，黄臻荣，文华，
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：