航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置及试验方法，包括基座，所述基座上设置有试验工作台和桥联支架，所述试验工作台上固定安装有第一夹具，其中，所述桥联支架包括两根平行设置框架立柱，两根所述框架立柱的下端固定设置在基座中，上端通过十字横梁相连，所述十字横梁中间顶部集成设置液压作动缸，所述十字横梁中间底部设置力传感器和第二夹具，所述第一夹具和第二夹具形成试样夹持器，所述第二夹具和力传感器通过弹性对中校准部件直接耦合液压作动缸

【技术实现步骤摘要】
航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及一种静态疲劳测试装置及试验方法，尤其涉及一种航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置
。

技术介绍

[0002]振动疲劳是结构所承受的动态交变载荷的频率分布与结构固有频率分布具有交集或相接近，引起其结构共振所产生的疲劳破坏
。
金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，在足够大的交变应力作用下，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹
。
分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹
。
已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂
。
金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳
。
静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂
。
统计数据表明，机械零件的失效，约有
70
％左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的
。
因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能具有重要的实际意义
。
[0003]疲劳试验机是一种主要用于测定金属及其合金材料在室温状态下的拉伸
、
压缩或拉
、
压交变负荷的疲劳性能试验的机器
。
比如测定金属
、
合金材料及其构件
(
如操作关节
、
固接件
、
螺旋运动件等
)
在室温状态下的拉伸
、
压缩或拉压交变负荷的疲劳特性
、
疲劳寿命
、
预制裂纹及裂纹扩展试验
。
[0004]尽管对于航空发动机叶片的疲劳行为已有广泛研究，但是现有试验技术要么过于复杂，缺少普适性的规范试验步骤；要么不适合进行高频的超高周疲劳研究，难于满足航空发动机叶片超长寿命服役要求
。
因此，有必要对现有的疲劳试验机进行改进，提供适用于航空发动机叶片材料
(
主要是超合金
)
的静态疲劳测试装置及试验方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置及试验方法，能够提供高精度
、
高可靠性
、
高重复性能的动静态测试环境，充分满足航空发动机叶片用材料的各类高要求的静态
、
动态材料力学性能测试需求
。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，包括基座，所述基座上设置有试验工作台和桥联支架，所述试验工作台上固定安装有第一夹具，其中，所述桥联支架包括两根平行设置框架立柱，两根所述框架立柱的下端固定设置在基座中，上端通过十字横梁相连，所述十字横梁中间顶部集成设置液压作动缸，所述十字横梁中间底部设置力传感器和第二夹具，所述第一夹具和第二夹具形成试样夹持器，所述第二夹具和力传感器通过弹性对中校准部件直接耦合液压作动缸
。
[0007]进一步地，所述过弹性对中校准部件包括弹性夹头和夹头座，所述力传感器固定在弹性夹头上，所述弹性夹头和夹头座套设在液压作动缸的活塞杆上，所述夹头座通过一
对并排平行设置的滚珠轴承固定在活塞杆上，所述弹性夹头的开口部和夹头座内壁采用锥度配合，所述弹性夹头的底部和夹头座之间设有波形弹簧片，所述弹性夹头浮动定位在夹头座内
。
[0008]进一步地，所述弹性夹头的开口部和夹头座内壁之间采用2％
‑5％的配合锥度，所述力传感器和弹性夹头的接触面为斜锲面
。
[0009]进一步地，所述框架立柱和十字横梁采用高强度镍基合金冷轧制得，所述弹性对中校准部件采用合金粉末通过高温烧结方式制得
。
[0010]进一步地，所述合金粉末包括铁粉
、
镍粉和铬粉，所述铁粉的粒径范围为
5.0
‑
10.0
微米；所述镍粉和铬粉的粒径范围为
0.5
‑
2.0
微米，所述铁粉：镍粉：铬粉的重量比为
25
‑
40
：2：
1。
[0011]进一步地，所述试验工作台上还设置有液压十字头定位杆，所述液压十字头定位杆与框架立柱平行设置且位于框架立柱的外侧，所述液压十字头定位杆上设置有锁定机构，所述液压作动缸上设置防旋转装置
。
[0012]进一步地，所述液压作动缸上设置有载荷传感器和低摩擦环形止推阶梯轴承，并同轴安装线性差分式位移传感器
。
[0013]本专利技术为解决上述技术问题还提供一种航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置的试验方法，包括：步骤
S1、
将航空发动机叶片用材料制成标准试件；步骤
S2、
对标准试件进行拉伸
、
压缩
、
弯曲和应力松驰测试，获取所测材料的许用应力疲劳值
σ
‑1，绘制材料的
S
‑
N
曲线；步骤
S3、
对标准试件进行高周疲劳和低周疲劳测试；步骤
S4、
对标准试件预置裂纹，测试疲劳裂纹扩展和断裂韧性
。
[0014]进一步地，所述步骤
S1
将航空发动机叶片用材料制成多种标准试件，包括薄板材
、
厚板材
、
链条
、
固接件和连杆，并在步骤
S2
中分别进行拉伸试验；所述步骤
S4
包括测试材料平面应变断裂韧度
K1c
以及采用卸载柔度法测材料的断裂韧度
J1c。
[0015]进一步地，所述步骤
S3
包括在正弦载荷下进行三点弯曲试验和四点弯曲试验，并加载三角波进行应变测试
。
[0016]本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术提供的航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，通过在十字横梁中间顶部集成设置液压作动缸，利用弹性对中校准部件固定夹具，确保系统长期对中性，从而能够提供高精度
、
高可靠性
、
高重复性能的动静态测试环境，充分满足航空发动机叶片用材料的各类高要求的静态
、
动态材料力学性能测试需求
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置结构示意图；
[0018]图2为本专利技术的静态疲劳测试装置中弹性对中校准部件的剖面结构示意图；
[0019]图3为本专利技术加载三角波进行应变测试结果
。
[0020]图中：
[0021]1基座
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2试验工作台<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，包括基座，所述基座上设置有试验工作台和桥联支架，所述试验工作台上固定安装有第一夹具，其特征在于，所述桥联支架包括两根平行设置框架立柱，两根所述框架立柱的下端固定设置在基座中，上端通过十字横梁相连，所述十字横梁中间顶部集成设置液压作动缸，所述十字横梁中间底部设置力传感器和第二夹具，所述第一夹具和第二夹具形成试样夹持器，所述第二夹具和力传感器通过弹性对中校准部件直接耦合液压作动缸
。2.
如权利要求1所述的航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，其特征在于，所述过弹性对中校准部件包括弹性夹头和夹头座，所述力传感器固定在弹性夹头上，所述弹性夹头和夹头座套设在液压作动缸的活塞杆上，所述夹头座通过一对并排平行设置的滚珠轴承固定在活塞杆上，所述弹性夹头的开口部和夹头座内壁采用锥度配合，所述弹性夹头的底部和夹头座之间设有波形弹簧片，所述弹性夹头浮动定位在夹头座内
。3.
如权利要求2所述的航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，其特征在于，所述弹性夹头的开口部和夹头座内壁之间采用2％
‑5％的配合锥度，所述力传感器和弹性夹头的接触面为斜锲面
。4.
如权利要求1所述的航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，其特征在于，所述框架立柱和十字横梁采用高强度镍基合金冷轧制得，所述弹性对中校准部件采用合金粉末通过高温烧结方式制得
。5.
如权利要求4所述的航空发动机叶片用材料的静态疲劳测试装置，其特征在于，所述合金粉末包括铁粉
、
镍粉和铬粉，所述铁粉的粒径范围为
5.0
‑
10.0
微米；所述镍粉和铬粉的粒径范围为
0.5
‑
2.0
微米，所述铁粉：镍粉：铬粉的重量比为
25
‑
40
：2：
1。6.
如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小辉，赵雪同，赵慧，郭晓华，陈佳伟，
申请(专利权)人：上海有色金属工业技术监测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：