疲劳性能测试装置的制作方法

本发明涉及结构疲劳测试，具体涉及一种疲劳性能测试装置。

背景技术：

1、航空发动机转子系统中通常采用弹性支承结构，用来改善轴承工作并减小发动机的振动。高转速、高功重比、大功率、大载荷、柔性转子是中小航空发动机的主要特点，转子系统采用弹性支承结构可通过支承的变形以及材料的内阻尼作用来抑制转子的振动，并在发动机快速通过临界转速时，通过弹性支承挤压油膜阻尼器来限制转子在越过临界转速时的振动幅值。在发动机工程研制过程中发现，弹性支承存在较大的应力集中并在传递转子载荷过程中可能超过其承载极限而引起疲劳损伤，出现疲劳裂纹甚至是疲劳断裂。因此，在产品研制阶段需要获取弹性支承结构的疲劳性能，用于评价弹性支承结构是否满足产品设计的强度要求。

2、现有的测试方法所模拟的转子受力路径与发动机实际传力路径完全相反，导致无法准确再现转子激振力场直接作用在待测件上的真实工况，进而影响试验过程中实时准确获取评价疲劳性能所需的关键参数的准确性，致使试验结果与发动机实际使用状态存在较大偏差，无法有效验证钢环式弹性支承结构的疲劳强度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种疲劳性能测试装置，以解决上述技术问题。

2、本发明提供了一种疲劳性能测试装置，包括：

3、支撑台；

4、安装座，所述安装座设置于所述支撑台上，所述安装座开设安装通孔，所述安装通孔沿第一方向延伸；

5、转子，所述转子同轴穿设所述安装通孔，并且至少部分位于所述安装通孔内；

6、激振单元，所述激振单元连接并支撑于所述转子的两端，所述激振单元适用于对所述转子的两端形成激振力场；

7、待测件，所述待测件套设于所述转子上，并位于所述安装通孔内，所待测件具有位于其内环的第一凸台和位于外环的第二凸台，所述激振力场通过所述转子施加至所述待测件。

8、有益效果：

9、由此，通过激振单元在转子的两端同步施加作用力合成激振力场，该力场首先作用于转子，再由转子作为施力主体，由内向外依次传递至待测件的内环第一凸台、外环第二凸台，最终受安装座的反作用力支撑，由此还原了实际发动机中力学传导过程，使得待测件测试过程中的变形趋势、应力集中位置及受力状态均与发动机真实工作状态高度契合。

10、在一种可选的实施方式中， 所述转子具有第一端和第二端，所述激振单元包括第一激振器和第二激振器，所述第一激振器适用于对所述第一端和所述第二端施加沿第一轴向的激振力，所述第二激振器适用于对所述第一端和所述第二端施加沿第二轴向的激振力，所述第一轴向和所述第二轴向均与所述第一方向垂直，并且所述第一轴向和所述第二轴向垂直。

11、有益效果：

12、因此，通过上述结构能够实现在两个相互垂直的维度上，对转子两端分别输入初始相位、幅值及频率均独立可调的动态激振载荷，以通过对第一激振器和第二激振器施加至转轴两端的激振力场进行矢量合成，能够控制转子质心的运动轨迹，从而在试验环境下高保真地复现航空发动机转子系统在真实运行过程中的动力学特征。

13、在一种可选的实施方式中， 所述第一激振器具有第一振动周期，所述第二激振器具有第二振动周期，所述第一振动周期和所述第二振动周期相同。

14、有益效果：

15、因此，通过上述设置确保了两个正交方向上的激振力在时间维度上保持高度的同步性与频率一致性，进而为在转子上合成稳定且连续的激振力场提供了必要的时间频率基础。

16、在一种可选的实施方式中， 所述第一激振器具有第一振幅和第一初始相位，所述第二激振器具有第二振幅和第二初始相位，所述第一振幅与所述第二振幅相等，所述第一初始相位和所述第二初始相位相差90°。

17、有益效果：

18、由此，转子的质心运动轨迹合成可为圆形。

19、在一种可选的实施方式中， 所述待测件包括限位结构，所述限位结构与所述安装座限位配合，以限制所述待测件相对所述安装座转动。

20、有益效果：

21、由此，本发明限制所述待测件相对所述安装座转动，确保了待测件在承受高频激振载荷的过程中，其周向位置始终保持稳定，有效防止了待测件因振动扭矩或惯性作用产生的非预期转动或位置漂移。

22、在一种可选的实施方式中， 所述疲劳性能测试装置包括应变片，沿所述待测件的周向，相邻所述外凸台之间均具有应力梯度最小的粘贴位置，所述应变片贴设于任一粘贴位置，所述应变片适用于反馈所述粘贴位置的应力。

23、有益效果：

24、因此，该应变片能够实时采集并记录其所在区域在动态旋转激振力场作用下的局部应力状态，并通过预先设定的敏感系数换算出所述待测件最大应力位置的极限应力水平，从而用于评估所述待测件的疲劳寿命及性能指标。

25、在一种可选的实施方式中， 所述安装通孔的内侧面设置有凹部，所述应变片沿所述待测件的径向位于所述凹部和所述待测件之间，并且所述应变片具有引线端子，所述引线端子连接有线缆，所述疲劳性能测试装置还包括接收单元，所述接收单元通过所述线缆与所述引线端子电连接。

26、有益效果：

27、因此，通过在安装座上针对性地设计线缆出线凹部（豁口），为具有一定厚度的应变片、胶水层及引线端子提供了充足的径向避让与线缆引出空间，从而使得应变片能够设置在待测试件和安装座之间。

28、在一种可选的实施方式中， 所述激振单元包括第一激振器和第二激振器，所述激振单元还包括第一传力结构和第二传力结构，所述第一传力结构沿第一轴向延伸，所述第二传力结构沿第二轴向延伸，所述第一轴向和所述第二轴向垂直；

29、其中，所述第一传力结构具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端对应连接至所述转子的两端；所述第二传力结构有第三连接端和第四连接端，所述第三连接端和所述第四连接端对应连接至所述转子的两端。

30、有益效果：

31、由此，本发明能够实现单个激振器施加至激振载转子两端的激振力相同，从而有效避免了单端加载可能引发的转子轴向偏斜、翘曲或附加弯矩，确保了转子在接受高频激振时能够保持完美的空间平行移动或受控的轨道运动。

32、在一种可选的实施方式中，所述疲劳性能测试装置还包括第一检测单元，所述测量单元适用于测量所述转子两端的激励位移。

33、有益效果：

34、所述第一检测单元可直接检测所述固定座的动态位移，由此精准表征所述转子的宏观位移轨迹，进而通过位移数据反映出激振器施加在所述待测件上的激励载荷水平。

35、在一种可选的实施方式中， 所述疲劳性能测试装置还包括第二检测单元，所述第二检测单元适用于测量所述转子两端的加速度。

36、有益效果：

37、因此，上述通过加速度积分换算得到的固定座处位移，能够精准且实际地反映出所述转子整体在对应激振方向上的真实宏观位移，从而为全面评估待测件在复杂动态力场下的受力与变形情况提供了更为丰富的动力学数据支持。