[发明专利]可施加预紧力的固有频率综合测试试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种固有频率的综合测试装置，特别是涉及一种可施加不同大小预紧力的航空薄壁件固有频率综合测试装置。

背景技术

制造业是一个国家的支柱产业，制造技术更是各种高科技产业赖以生存和发展的技术支撑。航空制造业作为制造业的一个重要分支，近年来得到了迅速的发展。随着航空发动机对工作温度、工作转速、推重比、功重比等参数和轻量化的极限化追求，难加工材料(钛合金、高温合金、复合材料等)和难加工结构(整体叶盘结构、叶环结构、复杂叶片结构、整体机匣结构、薄壁盘环轴结构等)得到了广泛的应用，新材料和新结构的应用也带来了诸多棘手的问题，其中加工变形已成为航空结构件制造业的难题之一。现代航空发动机中的关键零件(机匣、盘轴类等)的材料去除率可高达70％以上，壁薄处只有几毫米甚至不到一毫米。在毛坯制造过程中，因外力或者不均匀温度场的作用而引起材料不均匀弹塑性变形，在毛坯中产生残余应力。整体结构件生产现场和理论研究均表明，毛坯初始残余应力对整体结构件的变形影响较大。当毛坯初始残余应力平衡遭到破坏时，零件内部应力重新分布以达到新的平衡，从而导致工件的变形(同时薄壁位置在加工和装卡时容易产生让刀变形和装卡变形)。零件加工后综合变形量可达几毫米甚至几十毫米，严重影响零件精度和后续的装配工序。整体结构件的残余应力对加工变形有很大影响，但不容易进行测试，所以非常需要找到一种方式能够快速的测试残余应力，以用于加工变形的分析。

发明内容

本设计是基于上述背景，根据材料固有频率可以通过简单实验测出这一事实。拟以材料动态特性和残余应力之间的关系为基础，设计可施加不同预紧力的薄壁件固有频率综合测试实验平台，得出一种简单的测定其残余应力的方式，为进一步分析研究残余应力对薄壁件加工变形影响提供基础。

根据实验目的可知，综合测试试验平台需要满足三个要求：实验研究、数据采集、数据分析，故将综合试验平台分为三个部分：测试系统、数据采集系统、数据分析处理系统。测试系统包括支承系统、加载系统和施力装置，主要用于预紧力的加载和产生信号输出；数据采集系统利用相应的传感器(力传感器、加速度传感器和弹性力锤)采集力信号和频率信号，向分析系统传输数据；数据分析处理系统通过数据处理设备分析处理数据并在显示屏显示，用于数据分析、曲线拟合，生成实验报告。本综合实验平台主要设计部分为测试系统，测试系统、数据采集系统和数据分析处理系统组成可施加不同预紧力的薄壁件固有频率综合测试实验平台。

附图说明

图1是综合测试试验平台设计原理框图；

图2是综合测试试验平台测试系统；

图3是综合测试试验平台数据采集系统；

图4是综合测试试验平台数据分析处理系统；

图5是综合测试试验平台整体结构；

图6是丝杠安装示意图；

图7是力传感器安装示意图。

图中1为底座，2为活动端一，3为活动端二，4为把手，5为定位板，6为丝杠，7为加速度传感器，8为弹性力锤，9为力传感器，10为薄壁试件，11为计算机，12为DASP(Data Auto Sample and Process System)，13为智能控制(变送)仪，14为开口销，15为弹簧，16为挡圈，17为螺纹连杆一，18为螺纹连杆二。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例附图中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图及实施例对本发明的设计原理、各部分功能结构及装配工艺进行介绍：

如图1所示，根据实验目的可确定设计原理。综合测试试验平台需要满足三个要求：实验研究、数据采集、数据分析，故将综合实验平台分为三个部分：测试系统、数据采集系统和数据分析处理系统。综合测试试验平台设计原理框图清晰的展示了设计思路及原理。