一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统及试验方法，试验装置包括激振器

【技术实现步骤摘要】
一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统及试验方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机叶片疲劳裂纹测试，尤其涉及一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统及试验方法
。

技术介绍

[0002]航空发动机被称为工业皇冠上的明珠，是飞机的“心脏”，也是制约我国国防工业发展的重要瓶颈之一
。
旋转叶片作为航空发动机的核心做功部件，由于经常工作在极端环境下，转子叶片承受着交替变换的高动应力作用而极易产生裂纹，导致整机产生故障甚至发生重大事故，为避免破坏性事故的发生，提升发动机运行安全性，必须开展叶片裂纹萌生与扩展全寿命研究
。
但现有的叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统普遍具有以下一点或几点不足：叶片激振频率不能随着叶片固有频率的改变而动态改变；没有对叶片裂纹萌生与扩展的全寿命周期过程进行监控；仅对叶片裂纹萌生与扩展中的某一参数进行记录，如：应力变化情况；叶片激振所使用的夹具经过长时间的激振会出现松动
。
[0003]因此，如何构建一种叶片激振频率随着叶片固有频率改变而改变，通过多参数监控叶片裂纹萌生与扩展的全寿命周期振动情况，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统及试验方法，，操作简单，测量准确
。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统，包括激振器
、
连接件
、
夹具
、
叶片
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机和控制模块；所述激振器的壳体固定，输出轴朝上竖直设置；所述叶片为底部开有螺栓孔的简化航空发动机涡轮叶片，其根部通过夹具固定在所述连接件上，且叶片根部设有用于萌生与扩展叶片裂纹的倒角；所述连接件和所述激振器的输出轴固连，使得所述叶片的页面水平设置；所述声发射传感器设置在叶片根部，用于采集叶片裂纹萌生及扩展时的声音信号特征；所述应变片传感器粘贴在叶片根部倒角处，用于采集叶片裂纹萌生与扩展过程中的叶片应变信号；所述激光位移传感器固定在激振器的壳体上，用于采集叶片裂纹萌生与扩展过程中的叶尖振幅信号；所述工业相机固定在激振器的壳体上，用于对裂纹萌生与扩展过程中的外表面进行拍摄；所述控制模块分别和所述激振器
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感
器
、
工业相机电气相连，用于控制激振器
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机工作，并输出声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机的采集数据
。
[0006]作为本专利技术一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统进一步的优化方案，所述连接件呈倒
T
字形，包含底板以及和底板上端面垂直固连的横梁；所述底板的下端面中心和所述激振器的输出轴垂直固连；所述叶片根部通过夹具固定在所述横梁上
。
[0007]作为本专利技术一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统进一步的优化方案，所述激振器具有扩展谐振搜索驻留功能
。
[0008]本专利技术还公开了一种该多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统的试验方法，包含以下步骤：步骤1），控制模块控制激振器工作，使得叶片始终在共振频率下激振；步骤2），控制模块控制工业相机，使其每
10
个激振周期拍照记录一次，同时控制发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器工作；步骤3），控制模块输出声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机在叶片裂纹萌生与扩展过程中采集的声发射信号
、
应变信号
、
叶尖振幅信号
、
裂纹萌生与扩展照片
。
[0009]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术通过多种参数监控叶片裂纹萌生与扩展的全寿命周期中的变化情况，并且叶片始终处于共振状态，操作简单，测量准确
。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的结构示意图
。
[0011]图中，1‑
激振器，2‑
连接件，3‑
夹具，4‑
叶片，5‑
声发射传感器，6‑
工业相机，7‑
激光位移传感器，8‑
应变片传感器
。
实施方式
[0012]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例
。
相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围
。
[0013]如图1所示，本专利技术公开了一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统，其特征在于，包括激振器
、
连接件
、
夹具
、
叶片
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机和控制模块；所述激振器的壳体固定，输出轴朝上竖直设置；所述叶片为底部开有螺栓孔的简化航空发动机涡轮叶片，其根部通过夹具固定在所述连接件上，且叶片根部设有用于萌生与扩展叶片裂纹的倒角；叶片根部与叶片夹具平行，使得叶片在
200h
内激振过程中不会与叶片夹具之间产生松动；所述连接件和所述激振器的输出轴固连，使得所述叶片的页面水平设置；
所述声发射传感器设置在叶片根部，用于采集叶片裂纹萌生及扩展时的声音信号特征；所述应变片传感器粘贴在叶片根部倒角处，用于采集叶片裂纹萌生与扩展过程中的叶片应变信号；所述激光位移传感器固定在激振器的壳体上，用于采集叶片裂纹萌生与扩展过程中的叶尖振幅信号，激光位移传感器测量叶尖振幅为非接触式测量，不会对叶片本身振动情况产生影响；所述工业相机固定在激振器的壳体上，用于对裂纹萌生与扩展过程中的外表面进行拍摄；所述控制模块分别和所述激振器
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机电气相连，用于控制激振器
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机工作，并输出声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机的采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多参数叶片裂纹萌生与扩展监测试验系统，其特征在于，包括激振器
、
连接件
、
夹具
、
叶片
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机和控制模块；所述激振器的壳体固定，输出轴朝上竖直设置；所述叶片为底部开有螺栓孔的简化航空发动机涡轮叶片，其根部通过夹具固定在所述连接件上，且叶片根部设有用于萌生与扩展叶片裂纹的倒角；所述连接件和所述激振器的输出轴固连，使得所述叶片的页面水平设置；所述声发射传感器设置在叶片根部，用于采集叶片裂纹萌生及扩展时的声音信号特征；所述应变片传感器粘贴在叶片根部倒角处，用于采集叶片裂纹萌生与扩展过程中的叶片应变信号；所述激光位移传感器固定在激振器的壳体上，用于采集叶片裂纹萌生与扩展过程中的叶尖振幅信号；所述工业相机固定在激振器的壳体上，用于对裂纹萌生与扩展过程中的外表面进行拍摄；所述控制模块分别和所述激振器
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机电气相连，用于控制激振器
、
声发射传感器
、
应变片传感器
、
激光位移传感器
、
工业相机工作，并输...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈响响，刘富海，陈智超，陈果，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：