[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

摘要

本发明是一种振动疲劳试验中损伤演化全过程的定量测试方法，该方法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；通过相位差判别的方法来精确捕捉试样在振动疲劳过程中的固有频率，并且能实时跟踪并记录固有频率的变化过程，以实现对试样在振动疲劳试验中损伤演化全过程的定量测试。本发明提出的测试方法能够在线测得试样在振动疲劳试验全寿命周期内的损伤起始和损失演化全过程，且对测试设备要求低，数据的准确性高，数据结果的参考意义大。对于研究材料和结构的疲劳损伤特征和疲劳寿命规律具有重要的应用价值。

主权项

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。