循环疲劳或循环的优化及高循环疲劳试验台的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于优化低循环疲劳试验台以及可选的低循环与高循环疲劳的 组合的试验台的方法，以模拟涡轮发动机部件的支撑部以及其对应的支撑构件，所述支撑 部例如为转子盘的凹部突出部上的至少一个叶片根部的支撑部。
【背景技术】
[0002] 涡轮发动机转子盘在其周缘上包括凹部的环形阵列，例如为燕尾式的叶片根部被 安装进上述凹部中，以形成转子轮。在运转中，上述叶片经受离心力的作用，且其根部被上 述盘中的凹部的侧向突出部所支撑。上述叶片经受与气动力有关的振荡，上述振荡导致了 上述叶片根部与上述盘之间的相对滑动。这种载荷会影响叶片-盘附接部的使用寿命。
[0003]上述叶片-盘附接部的使用寿命的分析是基于计算的，上述计算由于计算出的应 力与使用寿命上的联系的影响而变得复杂。通过完整的数字模型，用于预测使用寿命的的 计算是可行的。实现上述模型的难点在于所需的输入数据。上述模型需要叶片-盘接触下 的应力场和用以引发相应的裂纹的循环数之间的关联性。
[0004]鉴于这个分析，有必要设计一种在实验室条件下能够模拟承受低循环疲劳（LCF) 或低循环及高循环疲劳（HCF)的叶片-盘接触的试验。一种试验台可以通过实验使确定上 述叶片-盘接触的使用寿命成为可能。这些实验性的数据随后将被用于建立用来确定真实 部件的使用寿命的数字方法，对于上述真实部件，通过实验来确定使用寿命是不可行的。
[0005]在现有的技术中，低循环疲劳试验台以及可选的高循环疲劳试验台均包括：被固 定到支座上并且限定出至少一个支承表面的支撑构件；以及试件，所述试件被连接到用于 对上述试件加载的牵引装置，以使所述试件抵靠上述构件的一个或每个支承表面。
[0006]然而，上述试验台不完全令人满意，因为它们的设计没有考虑到上述支撑构件和 试件的特征、上述支撑构件和试件之间的接触的特性、所试验的接触的工业应用、上述试验 台在高循环疲劳试验期间的动态性能等等。
[0007]本发明的目的尤其是对上述的问题中的至少一些提供一种简单、有效和经济的解 决方案。
【发明内容】
[0008]本发明提出了一种用于优化低循环以及可选的低循环与高循环疲劳组合的试验 台的方法，上述试验台用于模拟涡轮发动机部件的支撑部，所述支撑部例如为转子盘的凹 部突出部上的至少一个叶片根部的支撑部，并且所述试验台包括支撑构件以及试件，所述 支撑构件以及试件被固定到支座上并且限定出至少两个支承表面，所述试件被连接到用于 对上述试件加载的牵引装置，以使得所述试件抵靠在上述构件的一个或每个支承表面上， 上述方法包括下述步骤：
[0009]确定上述支撑构件和/或上述试件的可变的的参数（尤其是几何参数）以及所述 参数的变化范围。
[0010] 确定至少一个待实现或待优化的目标，至少上面提到的参数中的一些参数的值的 变化影响所述目标。
[0011] 在所述参数的各自的范围中修改上述参数的值中的一个或多个，并确定能够实现 或优化上述目标的那些值，以分辨出优化的参数，以及
[0012] 基于固定的参数和针对装备新台而优化的参数制造支撑构件和/或试件，或基于 上述优化的参数改造现有的台的支撑构件和/或试件。
[0013] 上述方法的值得注意之处在于，上述支撑构件还包括分别对两个所述支承表面加 以支撑的两个中间部分，每个中间部分在与上述牵引装置相反的一侧通过第一臂部连接到 用于固定到上述支座的基座上，并且每个所述中间部分在上述牵引装置的一侧通过一对第 二臂部连接到两条横梁的端部，所述两条平行的横梁彼此相距一定的距离，上述横梁的相 反的端部通过另一对第二臂部连接到另一中间部分，上述方法在上述可变参数中包括每对 第二臂部的至少一个尺寸，和/或上述第二臂部相对于相应的横梁的倾斜角或相对于相应 的中间部分的支承表面的倾斜角。
[0014] 本发明由此提出了一种使得能够优化上述支撑构件和试件的特定的参数的方法， 以尤其改善上述试验相对于工业应用的代表性，以及改善上述试验的目标的可靠性。上述 可变参数优选地为几何参数，但也可以是其它类型的参数，或不仅仅是几何参数。本发明进 一步地使得能够改造试验台，以使其适用于任一类型的涡轮发动机部件的支撑部，并且还 具有能够应用到现有技术的已有的试验台上的优点。
[0015] 根据本发明的方法可以由包括优化软件的计算机系统来实施，所述优化软件例如 为Ansys公司销售的DesignXplorer软件。
[0016] 上述可变参数可以包括上述第一臂部的至少一个尺寸，例如其长度和/或厚度， 和/或所述臂部相对于上述基座或上述支承表面的倾斜角，和/或上述臂部的刚度，和/或 上述基座与支承表面之间的高度或长度。
[0017] 待被实现的目标可以是上述试件与支撑构件之间的支承表面的平行度和接触，和 /或上述表面之间的滑动的最大幅度，和/或在上述表面之间的基本均匀的接触压力。
[0018] 当上述试件和支撑构件的表面抵靠在基本为矩形的区域时，在上述区域的下边缘 区域中的接触压力与上述区域的上边缘区域中的接触压力之间的比值大约等于1时，上述 接触压力可以被视为是基本均匀的。
[0019] 在上述台被用于低循环和高循环疲劳试验并且包括两个具有挠性中间部分I状 部件的情况下，其中的一个I形部件将上述支撑构件连接到上述支座，其中的另一个I形部 件将振动的叶片的一端连接到上述牵引装置，上述叶片的另一端被连接到上述试件，上述 台进一步包括与上述被连接到叶片的I形部件配合的激发装置，所述激发装置用于使上述 叶片在试验过程中振动，待被实现的目标可以是上述叶片的目标振动频率。在至少两个目 标被确定的情况下，所述的目标中的至少一些被按重要性排序。由此，在参数的多个值能够 优化上述目标的情况下，所选择的参数可以是那些实现最重要的目标的最佳优化的参数。
[0020] 在上述方法被用于对试验台（所述试验台对至少一个叶片根部的与转子盘的凹 部突出部抵靠的支撑部进行模拟）加以优化的情况下，上述试件的支承表面可以代表转子 盘的凹部突出部支承表面，并且上述支撑构件的支承表面代表叶片根部的支承表面。
[0021] 本发明还涉及一种支撑构件，所述支撑构件包括至少两个支承表面，上述支承表 面用于与试验台中的试件的支承表面配合，以模拟涡轮发动机部件的支撑部，所述支撑部 例如为至少一个叶片根部的与转子盘的凹部突出部抵靠的支撑部，所述支承表面还用于执 行低循环和可选的高循环疲劳试验。因为上述支撑构件用于被固定到支座上并且上述试件 必须被连接到用于对上述试件加载的牵引装置而使得所述试件抵靠在所述支撑构件的每 个支承表面上，上述支撑构件的特征在于其进一步包括分别对所述两个支承表面加以支撑 的两个中间部分，每个中间部分在与上述牵引装置相反的一侧通过第一臂部连接到用于固 定到上述支座的基座上，并且每个中间部分在上述牵引装置的一侧通过一对第二臂部连接 到两条平行的横梁的一端，所述两条平行的横梁彼此相距一定的距离，上述横梁的相反的 一端被另一对第二臂部连接到另一中间部分。
[0022] 有利的是，上述支撑构件的第一臂部与施加到上述支承表面的剪切力基本共线， 并且上述第二臂部与施加到上述表面的法向力基本共线。这允许法向应力和剪切应力的分 离。为了更精确，上述构件的几何结构（既与法向力共线，又与剪切力共线）通过该结构的 变形而使得在无论载荷如何的情况下都能保持完全的平面到平面接触。
[0023] 本发明也涉及一种低循环及可选的高循环疲劳试验台，特征在于其包括如上文描 述的支撑构件以及其被如上文描述的方法优化。
【附图说明】
[0024] 通过参照附图以及阅读下文中以非限制性示例给出的说明，本发明将被更好的理 解，并且本发明的其它细节、特征和优点将显现，在附图中：
[0025] 图1为叶片根部在涡轮发动机的转子盘的凹部中的附接的很简略的示意图；
[0026] 图2为低循环疲劳试验台的局部示意图，并且图中示出了上述台的试件和支撑构 件；
[0027] 图3为图2的局部放大图，并且图中示出了试件与支撑构件之间的接触区域；
[0028] 图4为图2的支撑构件在疲劳试验期间的示意图；
[0029] 图5为示出了作为接触区域的位置的函数的接触区域中开度角变化的曲线图；
[0030] 图6为另一种低循环疲劳试验台的局部透视示意图；
[0031] 图7为图6的试验台的支撑构件和试件的半视图；
[0032] 图8为一种低循环和高循环疲劳试验台的透视示意图；
[0033] 图9为图8的局部放大图，并且图中示出了试件与支撑构件之间的接触区域；
[0034] 图10为示出了试件和支撑构件之间于接触区域的上边缘和下边缘之间的接触压 力的变化的曲线图；
[0035] 图11和12为示出了支撑构件几何参数的改变对试件和支撑构件之间的接触压力 均匀性以及对两者之间滑动幅度的影响的曲线图；
[0036] 图13为示出了作为上述试验台的叶片振动频率的函数的接触区域位移幅度的变 化的曲线图。
【具体实施方式】
[0037] 首先参考图1，其示意性地示出了涡轮发动机的叶片-盘附接部，上述叶