[发明专利]一种振动疲劳试验中损伤演化全过程的定量测试方法

权利要求书

1.一种振动疲劳试验中损伤演化全过程的定量测试方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、按照航空标准《发动机叶片及材料振动疲劳试验方法》(HB5277-1984)准备试样；

步骤二、将试样安装在振动试验设备上，对试样进行加载，加载波形为正弦波，调节振动试验设备台体的激振频率至试样的固有频率f0，使试样发生共振，然后，调节振动试验设备台体的激振加速度，使试样振幅达到规定值后，保持试验加载状态并开始循环计数；

所述规定值是试验要求的应力水平所对应的振幅；

采用激光位移传感器同步记录试样的位移正弦信号，采用加速度传感器同步记录振动试验设备台体的激振加速度信号；

所述位移正弦信号用以下公式描述：

式中：

x—激光位移传感器同步记录的试样的位移值，单位mm；

x₀—试样振幅的规定值，单位mm；

t—时间，单位s；

f₁—激光位移传感器记录的试样在共振状态下的位移正弦信号的频率，单位Hz；

—位移正弦信号和激振加速度信号的相位差；

所述激振加速度信号用以下公式描述：

a＝a₀sin(2πf₂t)………………………………………………………[2]

式中：

a—加速度传感器同步记录的振动试验设备台体的激振加速度值,单位m/s²；

a₀—使试样振幅达到规定值时的振动试验设备台体的激振加速度幅值，单位m/s²；

f₂—加速度传感器记录的试样在共振状态下的激振加速度信号的频率，单位Hz；

步骤三、当试样发生疲劳损伤后，随着试样的固有频率下降，调整激振加速度信号的频率f₂使试样保持共振，并保持试样振幅的规定值，直至试样失效；

步骤四、根据加速度传感器同步记录的振动试验设备台体的激振加速度信号，得到在共振状态下的激振加速度信号的频率f₂与加载循环计数N的实时f₂-N关系曲线，由该曲线导出试样的损伤变量D与加载循环计数N的实时关系曲线，损伤变量D用以下公式描述：

式中：

D—试样的损伤变量，无量纲，D的变化范围为：0≤D≤1，其中当D＝1时，试样完全损伤破坏；

k—失效判定系数，按照航空标准《发动机叶片及材料振动疲劳试验方法》(HB5277-1984)的规定选取。

2.根据权利要求1所述的振动疲劳试验中损伤演化全过程的定量测试方法，其特征在于：步骤二中，实时位移正弦信号和激振加速度信号的相位差当相位差为90°，试样为共振状态。

3.根据权利要求2所述的振动疲劳试验中损伤演化全过程的定量测试方法，其特征在于：当相位差满足以下公式[4]时，试样处于共振状态：

式中：

ζ—相位差偏移阈值,单位为°，取值为大于0°，小于2°。