[发明专利]一种可连续调节叶片考核截面应力分布的高温疲劳试验夹具及方法

说明书

本发明涉及一种可连续调节叶片考核截面应力分布的高温疲劳试验夹具及方法，它的上、下夹头装在疲劳试验机上，通过叉子、轮盘近似件和叶片组合夹具将叶片固定在试验机上。该试验夹具共包括四个关节，通过调节各个关节两侧的螺栓，可连续调整叶片与试验机主轴的夹角，进而实现叶片的偏心拉伸。结合调整疲劳试验机的拉伸载荷，可以实现涡轮叶片考核截面工作应力场的模拟。此外，在调节螺栓中套有压紧弹簧，拆卸后可通过弹簧的恢复力保持螺栓的紧固长度恒定，从而避免重复调节。

技术领域

本发明属于航空航天发动机技术领域，特别是涉及一种可连续调节叶片考核截面应力分布的高温疲劳试验夹具及方法。

背景技术

航空发动机涡轮叶片是发动机非常重要的零部件之一，高温疲劳故障是其主要失效模式，因此需要针对该类型叶片进行高温疲劳试验来确定其安全使用寿命。然而，涡轮叶片疲劳寿命试验面临的一个关键问题是对叶片服役过程中所承受的机械载荷进行模拟。

在实验室条件下，通常采用拉伸疲劳试验机对涡轮叶片进行加载。疲劳试验机提供的拉伸载荷为集中力，在垂直于载荷的平面上只能产生均匀应力场，因此需要调节叶片与加载主轴的夹角，实现涡轮叶片的偏心拉伸，将单轴的拉伸载荷分解出使涡轮叶片产生弯曲、扭转变形的分量，进而调整叶片考核截面的应力分布。沈阳发动机设计研究所研制的A714D气冷涡轮叶片热/机械复合疲劳试验器采用尼龙带传递机械载荷，并实现叶片应力场的模拟。由于尼龙耐高温、抗拉强度等性能均差于钢，而TM F试验装置的环境温度较高、承受的机械载荷较大，长期试验会引起尼龙的磨损、老化、伸长等问题，导致该试验器的载荷控制精度较低。北航研制的一种空心气冷涡轮叶片热机械疲劳试验系统，采用垫片调节涡轮叶片与疲劳试验机主轴的夹角，实现涡轮叶片的工作应力场模拟。但每次调节时均需拆卸夹具，且调节量不连续，为垫片厚度的整数倍。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可连续调节叶片考核截面应力分布的高温疲劳试验夹具及方法，它能连续改变叶片与拉伸疲劳试验机主轴的夹角，实现了用单轴拉伸疲劳试验机对涡轮叶片考核界面应力分布的模拟，且能够在拆卸后保持调节螺栓的紧固长度恒定，避免重复调节。