[发明专利]一种高温多轴振动疲劳试验方法

说明书

本发明提供了一种高温多轴振动疲劳试验方法，涉及材料高温振动疲劳性能测试技术领域，该方法所需试验仪器为：振动控制器、功率放大器、激振器(两台)、滑块导轨(两个)、方形平台、试件、夹具、高频磁感应加热机、加速度传感器、红外温度探测仪、无纸记录仪。试验步骤为：向振动控制器中输入振动参数，通过功率放大器对两台激振器进行控制；(启动高频磁感应加热机，对试件进行加热；设定试验加热温度，通过红外温度探测仪对试件温度进行探测，并闭环控制高频磁感应加热机的加热与否；根据失效判据或预定时间来结束试验；导出试验数据。本方法可用于材料高温多轴振动疲劳性能的测定，降低设计成本，提高设计水平。

技术领域

本发明属于材料振动疲劳性能测试技术领域，尤其涉及一种高温多轴振动疲劳试验方法。

背景技术

高超音速临界空间飞行器、航空发动机、燃气涡轮机等设备的服役环境异常严苛。以上设备的重要零部件工作时不但面临着超高温环境的严峻挑战，还受到来自不同方向的振动激励影响。在交变服役载荷与交变服役温度的作用下，材料的疲劳寿命将大大缩短。并且疲劳失效具有突发性，往往会造成严重的人员伤亡和经济损失。

目前对材料的高温振动研究多集中于单轴，即研究材料在高温及单一方向振动激励条件下疲劳行为。而实际中，零部件多受到来自不同方向的振动激励作用。为了提高产品的可靠性，保证设备安全运行，迫切需要一种高温多轴振动疲劳试验方法，用于研究材料的高温振动疲劳性能，以供设计人员使用。

发明内容

本发明目的在于针对材料高温振动疲劳性能测试的需求，提出了一种高温多轴振动疲劳试验方法。材料或零件在多向循环载荷作用下所产生的失效现象称为多轴疲劳。本发明方法以两台推力方向相互垂直的激振器为激励源，给予试件两个方向相互垂直的振动载荷作用，并且对试件提供几百至上千摄氏度高温的加热，可以模拟航空发动机等设备内遭受高温多轴振动的材料的工作状况。目前对材料振动疲劳性能研究多使用振动台，振动台价格昂贵，而且试件安装区域面积恒定，更换大试件则需更换振动台，此外，振动台不包括加热源。而本发明方法使用装置安装灵活，试件安装在一方形平台上，两台激振器通过推动方形平台来对试件施加载荷。试件较大，则更换方形平台即可。而且此装置也可对试件进行加热。整套装置，安装灵活，功能齐全，占地面积小，以较低的价格实现对材料的高温多轴振动疲劳性能测试。

本发明采用的技术方案为一种高温多轴振动疲劳试验方法，组装的试验台如下：

振动控制器、功率放大器、激振器(两台)、滑块导轨(两个)、方形平台、试件、夹具、高频磁感应加热机、加速度传感器、红外温度探测仪、无纸记录仪。搭建方式如图1所示。

各构件连接关系：

振动控制器与功率放大器、加速度传感器连接，通过电脑软件控制功率放大器与加速度传感器；

两台激振器安装到固定台或地面上，推力方向水平且互相垂直，激振器与功率放大器连接；

方形平台侧面与台面上有一定数量的螺纹孔，选取方形平台某邻边，通过螺栓连接滑块导轨；

激振器推杆与滑块导轨通过螺栓连接；

夹具通过螺栓固定到台面上，试件安装在夹具上；

加速度传感器粘贴在夹具附近的台面上；

高频磁感应加热机的感应线圈套在试件上，但不与试件接触；

红外温度探测仪与无纸记录仪连接，二者安装位置任意，能保证试验时红外温度探测仪对准试件加热部位即可。

设备描述：

(1)振动控制器：对激振器振动参数进行控制、采集加速度传感器数据。

(2)功率放大器：产生最大功率输出以驱动激振器。