【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械工程，具体涉及一种应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法。
技术介绍
1、航空发动机工作时，其涡轮转子叶片同时承受着由离心载荷、温度载荷等引起的低周疲劳，以及由气动微弱扰动和系统振动引起的高周疲劳载荷的复合作用，因此对于航空发动机材料，开展高低周复合疲劳试验有助于探究其在真实服役条件下的失效机理。
2、镍基单晶高温合金由于其优异的性能广泛应用于航空发动机涡轮叶片。但含有高体积分数γ'的镍基单晶高温合金表现出复杂的屈服行为，即在某一范围内随着温度的升高其屈服强度增加到某个峰值后急剧下降。具体地，高温下其屈服强度随温度的变化可分为三个阶段:室温到600℃左右，其屈服强度基本保持不变或略有下降；600～760℃，其屈服强度随温度升高而反常上升；760℃以上，其屈服强度急剧下降。其屈服强度的变化也反映到其疲劳强度上，其疲劳强度也在760℃附近达到最大。
3、目前针对双轴高低周复合疲劳的试验装置和试验方法还比较少。现有技术中针对板状试样的高低循环复合疲劳试验，其夹具设计方案主要通过螺栓将夹具与试样夹持段连接，传递低周载荷；激振器的激振杆连接在试样中部凸台上，提供高周载荷。然而，一方面，由于试样中间部位需要安装调频块，传统感应线圈因而不能同时加热试样上两个对称的设计失效点，这将造成两个对称设计失效点的温度不同；当试验温度为750℃时，由于镍基单晶高温合金的反常屈服现象，此时未加热到750℃的设计失效点由于温度较低导致疲劳强度低于已加热到750℃的设计失效点，因此在试验过程中会首先发生断裂，造
4、综上，现有技术中存在不能同步加热两个设计失效点引起的试验结果不准确和试验流程过于繁琐且易对试样造成破坏的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，解决了现有技术中不能同步加热两个设计失效点引起的试验结果不准确和试验流程过于繁琐且易对试样造成破坏的问题。
2、本专利技术提供了一种应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，包括如下步骤：
3、步骤s1.设计板状试样1和调频块2的形状尺寸，加工获得板状试样1和调频块2；其中，板状试样1的两端和中间分别为夹持段101和凸台102，凸台102的两端为两个设计断裂位置103；板状试样1的材料为单晶高温合金；
4、步骤s2.在常温下开展应变-位移标定，将应变片粘贴于板状试样1的设计断裂位置103，利用激光位移传感器测量振动激励下调频块2的振幅，得到应变-位移标定关系；
5、步骤s3.使用热电偶对红外温度传感器进行校准；
6、步骤s4.对试验设备进行组装，将两个夹具安装完毕，并调节感应加热线圈3的位置，使其中轴线与两个夹具的中轴线重合；将板状试样1穿过感应加热线圈3安装到两个夹具上；
7、感应加热线圈3包括螺旋方向相同的两部分线圈，分别用于加热两个设计断裂位置103；两部分线圈之间的一侧由铜管相连，另一侧留有安装空间；通过两部分线圈之间的安装空间，在板状试样1的凸台102上安装调频块2；
8、步骤s5.开展高温高低周复合疲劳试验。
9、进一步地，步骤s3具体包括：
10、根据试验温度与单晶高温合金的属性选择热电偶，使用点焊机将热电偶焊接到设计断裂位置103，使用感应加热线圈3加热设计断裂位置103，利用热电偶测量其温度；当热电偶测得的温度达到试验温度后，使用红外温度传感器测量设计断裂位置103的温度，通过调节红外温度传感器发射率，使得红外温度传感器测得的温度与热电偶测得的温度相同。
11、进一步地，步骤s5具体包括：
12、打开高频感应加热设备、轴向疲劳试验机和激振器；其中，高频感应加热设备用于启动感应加热线圈3，将两个设计断裂位置103同步加热至600℃以上高温的试验温度；轴向疲劳试验机与两个夹具连接，用于向板状试样1传递低周载荷；激振器用于通过调频块2向板状试样1传递高周载荷；
13、试验过程中使用校准过的红外温度传感器监控两个设计断裂位置103的温度，使用激光位移传感器监控高温下调频块2的振幅，并通过应变-位移标定关系得到各位移对应的应变和应力。
14、进一步地，感应加热线圈3的俯视截面为直边椭圆，感应加热线圈3的两部分线圈的圈数相同，螺旋方向相同；铜管螺旋方向与感应加热线圈3的两部分线圈相同。
15、与现有技术相比，本专利技术至少具有现如下有益效果：
16、(1)本专利技术的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，通过两部分感应加热线圈同步加热对称的两个设计断裂位置，并预留安装空间用于安装调频块，能够对单晶高温合金等存在反常屈服现象的材料试样开展高温高低周复合疲劳试验，同步加热确保了试验结果准确。
17、(2)本专利技术的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，使用的红外传感器、激光位移传感器均为非接触测量，安装简洁，使用稳定，且使用过程中不会对试样产生影响，降低了试验成本。
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1.一种应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
3.根据权利要求2所述的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
4.根据权利要求3所述的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，其特征在于，感应加热线圈(3)的俯视截面为直边椭圆，感应加热线圈(3)的两部分线圈的圈数相同，螺旋方向相同；铜管螺旋方向与感应加热线圈(3)的两部分线圈相同。
【技术特征摘要】
1.一种应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方法，其特征在于，步骤s3具体包括：
3.根据权利要求2所述的应用于单晶高温合金的高温高低周复合疲劳试验方...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵子华，盛松，孟扬，黄科智，张沛鑫，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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