一种振动热冲击耦合的服役工况加载系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112730021A(43)申请公布日2021.04.30(21)申请号202011378613.0(22)申请日2020.11.30(71)申请人湘潭大学地址411100湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号(72)发明人杨丽严刚朱旺刘国林周益春(74)专利代理机构北京中政联科专利代理事务所(普通合伙)11489代理人杨友枚(51)Int.Cl.G01N3/00(2006.01)G01N3/60(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种振动热冲击耦合的服役工况加载系统和方法(57)摘要一种振动热冲击耦合的服役工况加载系统，包括：夹具(1)，设置有卡槽，用于固定涡轮叶片(100)；所述卡槽设置有多个，以使所述涡轮叶片(100)与所述夹具(1)呈预设角度设置；振动加载装置，与所述夹具(1)固定连接，用于带动所述夹具(1)上的所述涡轮叶片(100)振动；喷枪，用于喷射高温气体，以对所述涡轮叶片(100)加载热冲击工况；喷枪移动装置(3)，用于移动所述喷枪，以使所述喷枪喷射高温气体的方向，与所述涡轮叶片(100)的叶身垂直。本发明的服役工况加载系统能够准确模拟涡轮叶片在不同服役环境下的失效机理。CN112730021ACN112730021A权利要求书1/2页1.一种振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，包括：夹具(1)，设置有卡槽，用于固定涡轮叶片(100)；所述卡槽设置有多个，以使所述涡轮叶片(100)与所述夹具(1)呈预设角度设置；振动加载装置，与所述夹具(1)固定连接，用于带动所述夹具(1)上的所述涡轮叶片(100)振动；热冲击加载装置(2)，用于喷射高温气体，以对所述涡轮叶片(100)加载热冲击工况；移动装置(3)，用于移动所述热冲击加载装置(2)，以使所述热冲击加载装置(2)喷射高温气体的方向，朝向所述涡轮叶片(100)的前缘。2.根据权利要求1所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，还包括：控制装置(6)，与所述振动加载装置、所述热冲击加载装置(2)和所述移动装置(3)通信连接，用于控制所述振动加载装置的振动参数、所述热冲击加载装置(2)的热冲击参数，以及所述移动装置(3)的移动位置；所述热冲击参数包括，火焰温度、火焰激振频率和升温时间。3.根据权利要求2所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，所述热冲击加载装置(2)的火焰激振频率、所述振动加载装置振动频率和所述热冲击加载装置(2)的升温时间之间满足以下关系：式中，P为火焰激振频率；为火焰额定频率；ΔP为幅值；ω为振动频率；t为升温时间。4.根据权利要求2所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，所述涡轮叶片(100)的振动频率与温度满足以下关系，以模拟航空发动机起飞、巡航、降落时的热冲击振动工况：f1＝k1T1(t)f2＝k2T2f3＝k3T3(t)式中，f1，f2，f3分别为所述涡轮叶片(100)在起飞、巡航、降落时的振动频率；T1，T2，T3分别为起飞、巡航、降落时涡轮叶片(100)的表面温度；k1，k2，k3为常数；t为时间。5.根据权利要求1所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，所述热冲击加载装置(2)为喷枪。6.根据权利要求1所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，所述移动装置(3)包括：第一轨道(31)；第二轨道(32)，与所述第一轨道(31)滑动连接，以使所述第二轨道(32)在所述第一轨道(31)上滑动；第三轨道(33)，与所述第二轨道(32)滑动连接，以使所述第三轨道(33)在所述第二轨道(32)上滑动；滑块(34)，与所述第三轨道(33)滑动连接，以使所述滑块(34)在所述第三轨道(33)上滑动；所述滑块(34)与所述热冲击加载装置(2)固定连接。7.根据权利要求1所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，所述振动2CN112730021A权利要求书2/2页加载装置包括：振动发生模块(41)，用于产生振动；支撑轴(42)，一端与所述振动发生模块(41)连接，另一端与所述夹具(1)连接，用于将所述振动发生模块(41)产生的振动传递给所述夹具(1)。8.根据权利要求1所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，所述支撑轴(42)设置为空心轴，一端与空气压缩机连通，另一端连通至所述夹具(1)；所述夹具(1)内设置有连通通道；所述连通通道从与所述夹具(1)与所述支撑轴(42)的连接处，延伸至所述卡槽。9.根据权利要求1所述的振动热冲击耦合的服役工况加载系统，其特征在于，还包括：液冷构件，用于对所述热冲击加载装置(2)进行液体冷却。10.一种振动热冲击耦合的服役工况加载方法，其