本申請屬于振動疲勞試驗領域，特別涉及一種基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法。

背景技術：

1、航空發(fā)動機渦輪轉子葉片長期在高溫、高壓、高轉速的環(huán)境中工作，除承受著轉動產生的離心力載荷、氣動力產生氣動載荷外，還承受溫差產生的熱應力的影響，當氣流激勵頻率與葉片固有頻率一致時還會發(fā)生較大應力的共振，葉片長時間在共振狀態(tài)下工作，將產生疲勞損傷。因此，通過葉片高循環(huán)疲勞試驗確定葉片疲勞強度，發(fā)現(xiàn)葉片結構薄弱環(huán)節(jié)，從而提升發(fā)動機可靠性顯得尤為重要。

2、單晶渦輪葉片在常溫和高溫下的疲勞性能有較大差距，為摸清工作裝態(tài)下葉片的高循環(huán)疲勞強度，需進行高溫振動疲勞試驗。目前，國內開展高溫振動疲勞試驗主要采用電爐設備，通過熱輻射的方式對試驗件進行加溫。專利號cn?111929016《加熱爐及高溫高周疲勞試驗裝置》公布了一種加熱爐及高溫高周疲勞試驗裝置，將葉片及試驗工裝放置在加熱爐爐腔中，通過控制爐腔內的溫度達到試驗所需的溫度，再進行渦輪葉片的振動疲勞試驗。

3、現(xiàn)有高溫振動疲勞試驗通常采用電爐的加溫方式，這種加溫方式將葉片與夾具體全部籠罩在電爐中，使葉片與夾具體全部受熱，并會將大量熱量傳導至振動臺，使振動臺體受熱，因此，為了避免振動臺受損，需要在加熱爐以及臺面與夾具體接觸位置設計復雜的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，增加了試驗復雜程度和試驗成本。

4、試驗時葉片在電爐內葉片振幅參數(shù)不易測量，采用激光位移傳感器測量位移時，由于爐內高溫環(huán)境，測量精度難以控制，且需對傳感器進行隔熱設計；高溫應變片測量振動應力誤差較大，且容易失效。

5、高溫爐無法實現(xiàn)非均勻溫場的施加，渦輪葉片葉身不同區(qū)域溫場差異較大，對于溫場條件要求比較嚴苛的試驗采用加溫爐難以進行試驗。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供了一種基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，以解決現(xiàn)有的試驗系統(tǒng)復雜和試驗成本高、高溫爐無法實現(xiàn)非均勻溫場施加的問題。

2、本申請的技術方案是：一種基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，。

3、本申請的基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，采用感應加溫原理，僅需制作與葉片相適應的感應線圈，接入高頻交流電流中，即可實現(xiàn)對試驗件進行加熱，且僅對試驗件本體進行加熱，不會將熱量輻射至振動臺，因此，無需在振動臺臺面設計冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，試驗成本降低，提升試驗效率。與加熱爐相比，本方法試驗時僅試驗件放置于感應線圈中，利用葉片的導磁性對其進行加溫，可通過線圈間間隙測量葉片振幅頻率，其余均處于試驗室環(huán)境溫度，更容易測量葉片振動參數(shù)，參數(shù)測量精度更高。提出了一種高溫標定方法，應力控制更加便捷準確。采用感應加熱的方式，通過調節(jié)感應線圈的疏密程度，以及感應線圈與試驗件的相對位置，從而可以達到均勻或者非均勻的目標溫場。

技術特征：

1.一種基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，其特征在于，所述電動勢e、渦流if和熱量q的具體確定方法為：

3.如權利要求1所述的基于感應加溫的葉片(3)高溫振動疲勞試驗方法，其特征在于：所述試驗系統(tǒng)包括電磁振動臺(1)、具有定位裝置的試驗工裝(2)、葉片(3)、位移測量系統(tǒng)(4)、高頻加溫系統(tǒng)(7)和控溫系統(tǒng)(9)；試驗工裝(2)設于電磁振動臺(1)上，電磁振動臺(1)用于對試驗件進行加工，葉片(3)設于試驗工裝(2)的定位裝置上進行固定；試驗工裝(2)的定位裝置上還設置有熱電偶(5)，用于對葉片(3)進行溫度測量，位移測量系統(tǒng)(4)設置在葉片(3)上設置相應的傳感器，進行位移量的測量；高頻加溫系統(tǒng)(7)通過在葉片(3)上纏繞感應線圈(6)對葉片(3)進行加溫控制；控溫系統(tǒng)(9)的輸出端與高頻加溫系統(tǒng)(7)相連，用于進行溫度的程序化控制，控溫系統(tǒng)(9)還電連接有紅外測溫儀(8)，紅外測溫儀(8)的輸出端對應葉片(3)設置，用于進行葉片(3)的溫度檢測；該試驗系統(tǒng)能夠完成振動控制以及溫度和位移量的測量。

4.如權利要求2所述的基于感應加溫的葉片(3)高溫振動疲勞試驗方法，其特征在于，進行所述溫場調節(jié)的具體步驟為：

5.如權利要求3所述的基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，其特征在于，所述標準數(shù)據的具體獲取步驟為：

6.如權利要求1所述的基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，其特征在于：采用縱向磁通加熱的方式進行感應線圈設計。

技術總結
本申請屬于振動疲勞試驗領域，為一種基于感應加溫的葉片高溫振動疲勞試驗方法，采用感應加溫原理，僅需制作與葉片相適應的感應線圈，接入高頻交流電流中，即可實現(xiàn)對試驗件進行加熱，且僅對試驗件本體進行加熱，不會將熱量輻射至振動臺，因此，無需在振動臺臺面設計冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，試驗成本降低，提升試驗效率?？赏ㄟ^線圈間間隙測量葉片振幅頻率，其余均處于試驗室環(huán)境溫度，更容易測量葉片振動參數(shù)，參數(shù)測量精度更高。提出了一種高溫標定方法，應力控制更加便捷準確。采用感應加熱的方式，通過調節(jié)感應線圈的疏密程度，以及感應線圈與試驗件的相對位置，從而可以達到均勻或者非均勻的目標溫場。

技術研發(fā)人員：杜傳宇,王正華,冷彥霖,杜鵬飛,劉洋,張琦,楊洪旭,張坤,宋鑫,關建華
受保護的技術使用者：中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/11