[发明专利]叶片振动疲劳试验方法和系统、控制装置和存储介质

说明书

本公开涉及一种叶片振动疲劳试验方法和系统、控制装置和存储介质。该叶片振动疲劳试验方法包括：对安装状态下的发动机叶片进行振动谐响应数值分析，确定低应力梯度区域；在发动机叶片低应力梯度区域布置应变片，将应变片的应变信号用于振动控制，实现应变闭环控制。本公开通过低梯度应变监测可以实现对应变信号长期稳定的控制，极大提高了试验的测试精度和稳定性，应变闭环控制疲劳试验方法更适用于复合材料叶片的疲劳试验。

技术领域

本公开涉及发动机领域，特别涉及一种叶片振动疲劳试验方法和系统、控制装置和存储介质。

背景技术

叶片是航空发动机的关键零部件，对发动机的整体性能特别是安全性和可靠性影响重大，转子叶片数量多、工作条件恶劣。据统计，叶片振动故障大约占航空发动机结构类故障的三分之一，诸如裂纹、折断等叶片故障绝大部分是因叶片振动引起的。因此，叶片的设计和试验数据的精确获取显得格外重要。当前，国内各大院所在测试航空发动机叶片振动疲劳试验均是参照HB-5277《发动机叶片及材料振动疲劳试验方法》执行。该方法于1984年编制，适用于测定发动机金属叶片及材料在承受振动应力下的疲劳性能。随着发动机效率逐年提高，复合材料在发动机上的应用比例也逐步提高，HB-5277对于复合材料叶片的振动疲劳试验不是完全适用。

HB-5277《发动机叶平及材料振动疲劳试验方法》规定通过标定金属材料叶片叶尖振幅和叶片最大应力的线性比例关系，用固定叶尖振幅来达到固定应力水平激励叶片直至叶片提前失效或者越出。

发明内容

发明人通过某种型号发动机OGV(outlet guide vane,出口导流叶片)复合材料叶片进行疲劳试验发现：大部分叶片出现若保持应变监测点应变不变，叶片振幅会随试验循环次数的增加而减小，叶片叶尖振幅和监测点应变将呈现非线性的情况，就不能用初始标定的叶尖振幅来作为控制量长时间激励叶片。

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种叶片振动疲劳试验方法和系统、控制装置和存储介质，可以精确控制复合材料叶片的振动疲劳试验。

根据本公开的一个方面，提供一种叶片振动疲劳试验方法，包括：

对安装状态下的发动机叶片进行振动谐响应数值分析，确定低应力梯度区域；

在发动机叶片低应力梯度区域布置应变片，将应变片的应变信号用于振动控制，实现应变闭环控制。

在本公开的一些实施例中，所述叶片振动疲劳试验方法还包括：

确定叶片低应力梯度点与最大应力点的比例关系；

根据最大应力点与低梯度点的比例关系，将给定应变值折算出最大应力点的应变，记录疲劳试验结果和循环次数。

在本公开的一些实施例中，所述在发动机叶片低应力梯度区域布置应变片，将应变片的应变信号用于振动控制包括：

在发动机叶片低应力梯度区域布置多个应变片，采集多路应变信号；

采用多点最小标准差控制方式，实时筛选最优应变数据作为控制反馈信号。

在本公开的一些实施例中，所述在发动机叶片低应力梯度区域布置应变片，将应变片的应变信号用于振动控制还包括：

将控制反馈信号与上一轮控制信号进行比较，生成本轮控制信号，以实现应变闭环控制。

在本公开的一些实施例中，所述采用多点最小标准差控制方式，实时筛选最优应变数据作为控制反馈信号包括：

对于每一个应变片，确定预定时间段内多次采集的应变信号的平均应变值和标准差；

选择标准差最小的应变片对应的应变数据作为应变控制反馈信号。