[发明专利]一种零件的振动应力测量方法以及测量系统

说明书

本发明涉及一种零件的振动应力测量方法以及测量系统，其中所述测量方法包括(a)设置应变片报警值，所述报警值为零件的许用动应力值除以振动应力裕度，且所述报警值为变量，根据振动试验中对应的转速而变化；(b)对零件进行振动试验，对零件施加振动激励，得到零件的振动应力，在振动试验过程中，零件的振动应力达到所述报警值以上，发出警示。上述测量方法以及测量系统具有测量结果可靠，试验效率高等优点。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种零件的振动应力测量方法以及测量系统。

背景技术

在航空发动机、汽车等动力机械领域，高周疲劳是薄壁部件失效的主要原因之一。因此对于可能发生高周疲劳破坏的结构或部件，在设计阶段应进行详细分析以及试验测试，避免在服役过程中因部件高周疲劳失效发生事故。如果直接对部件进行高周疲劳试验，由于存在设计迭代的问题，试验耗费的时间和资金极其巨大，

因此一般通过振动试验确定部件的振动应力，由测试获得的振动应力结合材料高周疲劳性能数据开展分析，评估部件是否会发生高周疲劳失效，并开展少量的部件高周疲劳试验验证工作。

由此可见，振动应力测试结合高周疲劳分析是预防部件发生高周疲劳失效的重要手段之一。

目前振动应力测量的常见方法为：

在部件某些位置粘贴电阻应变片，每个电阻应变片监测结构一阶或多阶模态的振动。通过测量电阻应变片相关电信号，并结合电阻应变片自身电阻与应变的关系:(其中，R为应变片电阻，K为灵敏度，ε为应变)，可获得部件相应位置的振动应变；一般试验直接获得的是应变时域图，通过傅里叶变换等方法可转换为频域图(参照图1)，目前大多数测试设备已可以在试验过程中实时显示应变时域和频域图；最后再通过部件自身材料应变与应力本构关系，换算成部件的振动应力。

对于处于复杂工作环境下、具有复杂结构的部件，典型的如航空发动机叶片，工作时可能同时处于多个不同频率的振动状态，部件的振动应力为所有频率振动应力分量叠加。因此，试验中需要监测每个可能出现较大响应的模态。对于速度/转速较高或工作温度较高的部件，试验中可能有应变片会失效。在试验过程中，每隔十分钟停机依次检查夹具有无松动，传感器粘贴是否牢固，试验件是否发生破坏等等。再次运行实验系统时，需要对应变片重新进行清零标定，以减小停机前后试验数据的误差。

每个应变片会设置相应的“报警值”，即零件的许用动应力值，防止试验中出现结构因振动应力过大而破坏或其他危险情况。报警值的设定一般为进行部件静强度分析(多个转速/工况)，取各工况中的最大静应力，再参照图2寿命曲线中所述最大静应力对应的许用应力值，设定试验中的“报警值”。

试验完成后，再由相关人员对试验数据进行处理及详细分析，从而评估部件的高周疲劳性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种零件的振动应力测量方法。

本发明的一个目的是提供一种零件的振动应力的测量系统。

根据本发明一个方面的一种零件的振动应力测量方法，包括：

(a)设置应变片报警值，所述报警值为零件的许用动应力值除以振动应力裕度，且所述报警值为变量，根据振动试验中对应的转速的变化而变化；

(b)对零件进行振动试验，对零件施加振动激励，得到零件的振动应力，在振动试验过程中，零件的振动应力达到所述报警值以上，发出警示。

在所述测量方法的实施例中，在所述(a)中,所述报警值随转速的上升而下降，且转速值越高，报警值下降幅度越大。

在所述测量方法的实施例中，在所述(a)中，还包括应变片安装方案，每个振动模态对应至少有两个应变片监测。

在所述测量方法的实施例中，在所述(a)中，每个应变片对应至少监测两个振动模态。