一种基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法与流程

专利2025-04-09  7


本申请属于振动疲劳试验领域,特别涉及一种基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法。


背景技术:

1、航空发动机涡轮转子叶片长期在高温、高压、高转速的环境中工作,除承受着转动产生的离心力载荷、气动力产生气动载荷外,还承受温差产生的热应力的影响,当气流激励频率与叶片固有频率一致时还会发生较大应力的共振,叶片长时间在共振状态下工作,将产生疲劳损伤。因此,通过叶片高循环疲劳试验确定叶片疲劳强度,发现叶片结构薄弱环节,从而提升发动机可靠性显得尤为重要。

2、单晶涡轮叶片在常温和高温下的疲劳性能有较大差距,为摸清工作装态下叶片的高循环疲劳强度,需进行高温振动疲劳试验。目前,国内开展高温振动疲劳试验主要采用电炉设备,通过热辐射的方式对试验件进行加温。专利号cn 111929016《加热炉及高温高周疲劳试验装置》公布了一种加热炉及高温高周疲劳试验装置,将叶片及试验工装放置在加热炉炉腔中,通过控制炉腔内的温度达到试验所需的温度,再进行涡轮叶片的振动疲劳试验。

3、现有高温振动疲劳试验通常采用电炉的加温方式,这种加温方式将叶片与夹具体全部笼罩在电炉中,使叶片与夹具体全部受热,并会将大量热量传导至振动台,使振动台体受热,因此,为了避免振动台受损,需要在加热炉以及台面与夹具体接触位置设计复杂的冷却循环水系统,增加了试验复杂程度和试验成本。

4、试验时叶片在电炉内叶片振幅参数不易测量,采用激光位移传感器测量位移时,由于炉内高温环境,测量精度难以控制,且需对传感器进行隔热设计;高温应变片测量振动应力误差较大,且容易失效。

5、高温炉无法实现非均匀温场的施加,涡轮叶片叶身不同区域温场差异较大,对于温场条件要求比较严苛的试验采用加温炉难以进行试验。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,以解决现有的试验系统复杂和试验成本高、高温炉无法实现非均匀温场施加的问题。

2、本申请的技术方案是:一种基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,。

3、本申请的基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,采用感应加温原理,仅需制作与叶片相适应的感应线圈,接入高频交流电流中,即可实现对试验件进行加热,且仅对试验件本体进行加热,不会将热量辐射至振动台,因此,无需在振动台台面设计冷却循环水系统,试验成本降低,提升试验效率。与加热炉相比,本方法试验时仅试验件放置于感应线圈中,利用叶片的导磁性对其进行加温,可通过线圈间间隙测量叶片振幅频率,其余均处于试验室环境温度,更容易测量叶片振动参数,参数测量精度更高。提出了一种高温标定方法,应力控制更加便捷准确。采用感应加热的方式,通过调节感应线圈的疏密程度,以及感应线圈与试验件的相对位置,从而可以达到均匀或者非均匀的目标温场。



技术特征:

1.一种基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,其特征在于,所述电动势e、涡流if和热量q的具体确定方法为:

3.如权利要求1所述的基于感应加温的叶片(3)高温振动疲劳试验方法,其特征在于:所述试验系统包括电磁振动台(1)、具有定位装置的试验工装(2)、叶片(3)、位移测量系统(4)、高频加温系统(7)和控温系统(9);试验工装(2)设于电磁振动台(1)上,电磁振动台(1)用于对试验件进行加工,叶片(3)设于试验工装(2)的定位装置上进行固定;试验工装(2)的定位装置上还设置有热电偶(5),用于对叶片(3)进行温度测量,位移测量系统(4)设置在叶片(3)上设置相应的传感器,进行位移量的测量;高频加温系统(7)通过在叶片(3)上缠绕感应线圈(6)对叶片(3)进行加温控制;控温系统(9)的输出端与高频加温系统(7)相连,用于进行温度的程序化控制,控温系统(9)还电连接有红外测温仪(8),红外测温仪(8)的输出端对应叶片(3)设置,用于进行叶片(3)的温度检测;该试验系统能够完成振动控制以及温度和位移量的测量。

4.如权利要求2所述的基于感应加温的叶片(3)高温振动疲劳试验方法,其特征在于,进行所述温场调节的具体步骤为:

5.如权利要求3所述的基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,其特征在于,所述标准数据的具体获取步骤为:

6.如权利要求1所述的基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,其特征在于:采用纵向磁通加热的方式进行感应线圈设计。


技术总结
本申请属于振动疲劳试验领域,为一种基于感应加温的叶片高温振动疲劳试验方法,采用感应加温原理,仅需制作与叶片相适应的感应线圈,接入高频交流电流中,即可实现对试验件进行加热,且仅对试验件本体进行加热,不会将热量辐射至振动台,因此,无需在振动台台面设计冷却循环水系统,试验成本降低,提升试验效率。可通过线圈间间隙测量叶片振幅频率,其余均处于试验室环境温度,更容易测量叶片振动参数,参数测量精度更高。提出了一种高温标定方法,应力控制更加便捷准确。采用感应加热的方式,通过调节感应线圈的疏密程度,以及感应线圈与试验件的相对位置,从而可以达到均匀或者非均匀的目标温场。

技术研发人员:杜传宇,王正华,冷彦霖,杜鹏飞,刘洋,张琦,杨洪旭,张坤,宋鑫,关建华
受保护的技术使用者:中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-12956.html

最新回复(0)