一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统技术方案

本公开公开一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统，包括：获取空心叶轮的多个力学激励信号的振动响应信号，多个力学激励信号施加在空心叶轮的不同部位；基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个振动模态确定空心叶轮的曲率模态振型；若空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定振动模态对应的力学激励信号在空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。可见，本公开示例性实施例可以在空心叶轮未发生宏观破坏或外表面未产生裂纹的情况下，采用简单的方法就可以对空心叶轮的完整性进行判断并且快速定位破损区域，在适应工程要求的情况下，保证了检测精度的同时提升了检测效率。测精度的同时提升了检测效率。测精度的同时提升了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统


[0001]本公开涉及发动机领域，尤其涉及一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统。

技术介绍

[0002]重量是航空发动机一个重要的参数，它关系到发动机性能的优劣，并且直接影响飞机性能，因此在航空发动机设计过程中，需要对各部件重量进行严格控制。为实现重量目标，轻质合金、轻量化结构、增材制造等新材料、新结构、新工艺技术在航空发动机上得到了应用，如增材制造空心叶轮等构件。
[0003]增材制造技术的出现突破了传统切削加工方式的限制，航空发动机设计工程师可以根据设计目标和设计要求设计更加复杂的结构，甚至于带有复杂加强筋的空心密闭结构，以达到减轻设计重量的目标。但是，对于增材制造复杂空心叶轮服役期间损伤识别问题，传统的无损检测方法在检测精度和检测效率方面，难于适应工程要求。

技术实现思路

[0004]本公开的目的在于提供一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统，用于对空心叶轮进行破损检测，确定破损位置以及破损程度。
[0005]为了实现上述目的，本公开提供了一种空心叶轮内部损伤定位方法，包括：
[0006]获取空心叶轮对多个力学激励信号的振动响应信号，多个所述力学激励信号施加在所述空心叶轮的不同部位；
[0007]基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个所述振动模态确定所述空心叶轮的曲率模态振型；
[0008]若所述空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定所述振动模态对应的所述力学激励信号在所述空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。
[0009]与现有技术相比，本公开提供的空心叶轮内部损伤定位方法中，可以获取空心叶轮对多个力学激励信号的振动响应信号，并且多个力学激励信号施加在空心叶轮的不同部位；保证对空心叶轮进行无死角的检测，从而保证损伤检测的全面性，进而基于多个力学激励信号的振动响应信号，获得对应的振动模态；若曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定振动模态对应的力学激励信号在空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。基于此，本公开示例性实施例提供的空心叶轮内部损伤定位方法在对空心叶轮进行检测时，可以通过对空心叶轮的多个部位施加力学激励信号，并根据不同部位的振动响应信号获得对应的振动模态，进而将不同部位的曲率模态振型与预设曲率模态振型进行对比，从而快速的确定与预设曲率模态振型不符的曲率模态振型，并快速的基于振动模态对应的力学激励信号在空心叶轮中进行定位，确定内部损伤位置。可见，本公开示例性实施例可以在避免对空心叶轮产生二次损伤的情况下，采用简单的方法就可以对破损空心叶轮进行判断并且快速定位
破损区域，在适应工程要求的情况下，保证了检测精度的同时提升了检测效率。
[0010]本公开还提供了一种空心叶轮内部损伤定位装置，包括：
[0011]激励模块，用于获取空心叶轮对多个力学激励信号的振动响应信号，多个所述力学激励信号施加在所述空心叶轮的不同部位；
[0012]确定模块，用于基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个所述振动模态确定所述空心叶轮的曲率模态振型；
[0013]所述确定模块还用于若所述空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定所述振动模态对应的所述力学激励信号在所述空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。
[0014]与现有技术相比，本公开提供的空心叶轮内部损伤定位装置具有的有益效果与上述技术方案提供的空心叶轮内部损伤定位方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0015]本公开还提供了一种空心叶轮内部损伤定位系统，包括：
[0016]响应信号采集组件和本公开示例性实施例所述方法所述的空心叶轮内部损伤定位装置；
[0017]所述响应信号采集装置与所述空心叶轮内部损伤定位装置电连接。
[0018]与现有技术相比，本公开提供的空心叶轮内部损伤定位系统具有的有益效果与上述技术方案提供的空心叶轮内部损伤定位方法的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了本公开示例性实施例提供的空心叶轮内部损伤定位系统在实际应用中的结构框图；
[0021]图2示出了本公开示例性实施例的空心叶轮内部损伤定位方法的流程示意图；
[0022]图3示出了本公开示例性实施例的空心叶轮内部损伤定位装置的示意图；
具体实施方式
[0023]为了使本公开所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
[0024]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0025]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0026]在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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公开和简化描
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公开的限制。
[0027]在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0028]目前，在航空发动机的使用过程中，航空发动机空心叶轮受气动和高速转动离心力等工作环境的影响产生疲劳裂纹的现象时有发生，裂纹扩展掉块会打伤其他工作部件，甚至引发严重事故。
[0029]现有技术中对空心叶轮的检测大多利用超声、X射线、涡流等检测方法，需要将空心叶轮送到专业的检测机构中进行检测，上述多种方法不仅检测精度低，而且需要将空心叶轮拆下送至专业的检测机构中进行检测，在拆卸空心叶轮以及送检过程可能会对空心叶轮造成二次损伤，并且拆卸以及送检的过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空心叶轮内部损伤定位方法，其特征在于，所述方法包括：获取空心叶轮的多个力学激励信号的振动响应信号，多个所述力学激励信号施加在所述空心叶轮的不同部位；基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个所述振动模态确定所述空心叶轮的曲率模态振型；若所述空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定所述振动模态对应的所述力学激励信号在所述空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，包括：获取施加在所述空心叶轮的不同部位的多个力学激励信号；基于多个所述力学激励信号和对应的振动响应信号，获得对应的多个固有振动特性；基于多个所述固有振动特性确定对应的振动模态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于多个所述力学激励信号和对应的振动响应信号，获得对应的固有振动特性，包括：将多个所述力学激励信号和对应的振动响应信号代入结构初始信号传递函数中，获得自由振动特性函数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述振动响应信号包括空心叶轮加速度信号和空心叶轮应变信号中的至少一种。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述结构初始信号传递函数基于空心叶轮结构的整体刚度矩阵、整体质量矩阵和固有振动频率确定。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述自由振动特性函数包括振动响应信号与所述空心叶轮初始信号的加和特性，所述方法还包括：基于所述振动响应信号确定位移振动模态。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述振动响应信号确定位移振动模态，所述方法还包括：将所述位移振动模态代入曲率曲线公式中，获取曲率...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁拳，纪福森，周稳静，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：