[发明专利]冲击、振动、高温激励下复材叶片服役可靠性实验装置

说明书

本发明的冲击、振动、高温激励下复材叶片服役可靠性实验装置，包括：动力提供模块，测量模块，可调角度冲击模块，夹持模块，热环境模块，弹丸回收模块，基础激励模块和台体模块；夹持模块设置于热环境模块内，用于夹持固定待测叶片试件；可调角度冲击模块用于发射弹丸冲击叶片试件；动力提供模块给可调角度冲击模块提供动力；弹丸回收模块置于热环境模块内并位于夹持模块后方以回收弹丸；热环境模块设于台体模块上，提供可调的高温测试环境；基础激励模块设置于台体模块上用于向夹持模块提供单自由度振动；测量模块用于测量振动大小、弹丸轨迹和冲击力。该装置逼真地模拟了复合材料叶片实际工作环境，给冲击实验提供了更加真实可靠的实验数据。

技术领域

本发明属于冲击动力学领域，涉及冲击、振动、高温激励下复材叶片服役可靠性实验装置。

背景技术

随着航空航天技术的高速进步与发展，对高性能航空航天材料的需求逐渐增多，长期以来，对飞行器等高速机械相关材料的研究往往注重材料的静态或低速特性，由此逐渐暴露出一些问题，并造成一些较为严重的后果。如最早出现在美国上个世纪末的多起飞机鸟撞事故。随着时间推移与全球航空交通的快速发展，该类事件愈发引起了相关学者的广泛关注，由此，冲击动力学理论开始迅速发展，而冲击动力学实验也随之发展起来。

冲击动力学实验旨在模拟各种环境下材料对高速冲击的响应性态，这就要求有一套相关的专业实验设备，目前应用较为广泛的实验设备大多为Hopkinson压杆，由该类实验装置为基础改进的装置无论是生产与使用都已很广泛，其中较为典型的改装如专利CN200810017503.4中对入射杆与透射杆头部的V形改进实现了对试件同时施加压缩与剪切冲击载荷；专利CN201420107552.8中的分离式霍普金森压杆则能够适应多种规格的试件。但上述两专利并未对试验环境做任何考虑，这往往与现实情形相差较大；

专利CN208537320U采用立式落锤结构完成冲击激励，并使用了一种基于光电开关控制的吸能垫来防止竖直冲击实验中二次冲击情形的发生，但该防冲击装置结构复杂，对相关部件性能要求严格，且成本较高。

专利CN201811044265.6采用了石英灯辐射加热源对全封闭热箱内的环境进行高温加载；专利CN201420374580.6则采用包覆有升温套管的霍普金森杆装置，两专利均旨在对发动机及燃气轮机内部结构恶劣的气动热环境进行模拟。上述两专利虽考虑了外界环境的温度部分的影响，却没有考虑机器工作过程中力学方面的影响，如在制造工艺或外部环境的影响下，运行过程中的轮机叶片会不可避免地产生振动，这应是冲击实验加以考虑的因素之一。

专利CN201710896598.0采用了轻气炮作为冲击动力源，利用机械结构可以对试样加载预设的轴向压力与预设的冲击力模拟了多种力学环境，但该专利对试件的热学环境未加以考虑，事实上，大多数汽轮机叶片等部件在工作状态时面临的气动热环境，会对材料的性能产生显著的影响。高温环境冲击有着其独特的力学特性，也应是冲击实验中不可或缺的因素之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲击、振动、高温激励下复材叶片服役可靠性实验装置，以进行高温、振动条件下的叶片服役可靠性实验。

本发明提供一种冲击、振动、高温激励下复材叶片服役可靠性实验装置，包括：动力提供模块，测量模块，可调角度冲击模块，夹持模块，热环境模块，弹丸回收模块，基础激励模块和台体模块；

所述夹持模块设置于热环境模块内，用于夹持固定待测叶片试件；

所述可调角度冲击模块设置于台体模块上，用于发射弹丸冲击叶片试件；

所述动力提供模块用于给可调角度冲击模块提供动力发射弹丸；

所述弹丸回收模块置于热环境模块内并位于夹持模块后方用于回收弹丸；

所述热环境模块设置于台体模块上，用于提供可调的高温测试环境；