[实用新型]燕尾型微动疲劳实验系统

说明书

本实用新型公开了一种燕尾型微动疲劳实验系统，包括：第一夹具，第一夹具内限定出一端敞开的容纳槽，容纳槽内设有轴向对称的两个摩擦面；试件，试件包括彼此相连的试验段和连接段，试验段被构造成燕尾型，试验段容纳在容纳槽内，且试验段具有两个试验面，两个试验面分别与两个摩擦面接触；第二夹具，第二夹具可拆卸地与连接段相连。根据本实用新型实施例的燕尾型微动疲劳实验系统，具有可以很好的评估涡轮盘榫槽结构方案和实验数据准确等优点。

技术领域

本实用新型涉及航空发动机技术领域，具体地，本实用新型涉及一种燕尾型微动疲劳实验系统。

背景技术

“紧固”配合的接触在力振动、温度循环变化等交幅变化载荷的耦合作用下，接触面之间会发生位移幅度在微米量级的相对运动，称为微动。结构件接触面间的微动会促进损伤处产生裂纹、裂纹扩展甚至到断裂，这个过程被称为微动疲劳。微动造成的失效广泛发生在各个工业领域，会加速结构件的破坏，导致一些紧固件结构寿命显著下降，是导致结构件破坏的重要原因之一。

在更重要的一些安全性要求高的工业领域，如航空工业和核工业领域，微动更是造成故障的重要来源。据统计，在航空发动机的故障中，约有1/6是由微动引起的。航空发动机的涡轮盘与叶片之间是一个燕尾榫形连结，发动机涡轮盘极高转速、变速、振动、叶片气动力造成的惯性力和高温造成的温度载荷(约600℃)构成了接触面的接触载荷。在这种载荷下，接触区域的边缘会产生很高的应力集中和磨损，导致裂纹的产生和疲劳寿命的下降，使得微动疲劳成为榫接结构的主要失效模式。这一微动问题已经得到重视。

为提高航空发动机寿命，减少榫槽结构微动失效的发生，需确定影响微动疲劳寿命的因素。但目前唯一制定出且被广泛接受的微动疲劳实验标准是日本工程力学学会(Japan Society of Mechanical Engineers,JSME)2002年制定的。但此标准实验方法不符合发动机涡轮盘和叶片根部的燕尾型接触型式，因此不能给出发动机高温部件在运行工况下微动疲劳损伤演化规律。同时中国专利说明书CN201610835317公开了一种微动疲劳实验用试件装夹装置，该装置可以实现高温下实现微动疲劳加载，但同样无法模拟涡轮盘和叶片根部的燕尾型接触型式。美国空军Golden等人设计燕尾型接触夹具，很好地模拟了燕尾槽型榫槽配合面的真实接触和载荷等条件，在变量因素上又比较准确可控，实验的建立条件也比较简单，实验成本低，受到了美国空军实验室和ASTM的大力支持。改实验模型已经建立为美国空军实验标准AFRL-RX-WP-TP-2009-4207，并且得到ASTM的认可。但其模型所需试样尺寸较大，高温合金的利用率不高。

现有技术的微动疲劳实验实现系统具有如下缺点：该装置无法模拟涡轮盘和叶片根部的燕尾型接触型式，得到的接触疲劳数据不准确，不能很好的评估涡轮盘榫槽结构方案，减少因微动损伤引起的叶片榫槽连接失效。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种燕尾型微动疲劳实验系统。根据本实用新型实施例的燕尾型微动疲劳实验系统具有可以很好的评估涡轮盘榫槽结构方案和实验数据准确等优点。

根据本实用新型实施例的燕尾型微动疲劳实验系统，包括：第一夹具，所述第一夹具内限定出一端敞开的容纳槽，所述容纳槽内设有轴向对称的两个摩擦面；试件，所述试件包括彼此相连的试验段和连接段，所述试验段被构造成燕尾型，所述试验段容纳在所述容纳槽内，且所述试验段具有两个试验面，两个所述试验面分别与两个所述摩擦面接触；第二夹具，所述第二夹具可拆卸地与所述连接段相连。

根据本实用新型实施例的燕尾型微动疲劳实验系统，具有可以很好的评估涡轮盘榫槽结构方案和实验数据准确等优点。

另外，根据本实用新型上述实施例的燕尾型微动疲劳实验系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述燕尾型微动疲劳实验系统还包括两个接触块，两个所述接触块分别可拆卸地设在所述容纳槽内，且所述摩擦面形成在所述接触块上。