某涵道尾槳疲勞壽命認定試驗中,要對尾槳施加2種載荷,分別是沿葉身展向的低周離心力載荷和垂直于葉身的高周氣動力載荷。這2種載荷需要同步協(xié)調(diào)加載,每一種載荷具有不同的幅值和頻率,使用傳統(tǒng)的單一設(shè)備,很難實現(xiàn)這2種載荷的同時加載。因此,經(jīng)過分析,提出了利用2種設(shè)備分別施加高周載荷和低周載荷的方法,2種設(shè)備之間通過外部觸發(fā)信號來實現(xiàn)2種載荷的同步協(xié)調(diào)加載。通過研究和試驗,證明該方法切實可行,滿足試驗要求。 

【文章來源】：工程與試驗. 2020,60(01)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

高周循環(huán)載荷加載控制示意圖

載頻率為91.82Hz，遠遠超過了一般液壓作動缸的加載頻率，因此無法使用液壓作動缸加載這一方案。經(jīng)過研究分析，采取的試驗方案為將力載荷經(jīng)過標(biāo)定后，轉(zhuǎn)化為位移量載荷，通過電磁振動臺施加位移載荷，從而達到氣動力載荷施加的目的。該技術(shù)方案不僅滿足氣動載荷施加的頻率要求，而且解決了電磁振動臺在施加力載荷時無法施加中值載荷的問題。振動控制儀作為控制器，電磁振動臺作為執(zhí)行機構(gòu)，加速度傳感器采集到的加速度信號經(jīng)過兩次積分，得到位移量，該位移量作為反饋，從而實現(xiàn)一個閉環(huán)控制。圖4為高周載荷加載示意圖，圖5為試驗現(xiàn)場加載實物。圖4高周循環(huán)載荷加載控制示意圖圖5試驗現(xiàn)場加載實物調(diào)試結(jié)果表明，此方法能夠?qū)⒏咧苎h(huán)載荷準(zhǔn)確施加至尾槳葉片上，加載過程平穩(wěn)可靠，加載精度滿足試驗要求。2.3同步協(xié)調(diào)加載研究兩種載荷的同步協(xié)調(diào)加載，利用兩種控制器所帶的相應(yīng)的輸入輸出接口，通過觸發(fā)的方式來實現(xiàn)，具體如圖6所示。（a）輸出（b）信號轉(zhuǎn)換（c）接收圖6同步連接圖振動控制儀的輔助輸出端在試驗開始時，會輸出一個和驅(qū)動信號具有同樣大小和頻率的電壓信號，此電壓信號可以作為高低電平觸發(fā)信號，提供給觸發(fā)繼電器。軟件設(shè)置如圖7所示。圖7同步信號輸出設(shè)置(下轉(zhuǎn)第144頁)

No.12020張偉，等：高低周復(fù)合載荷加載控制技術(shù)研究·103·液壓作動缸的加載頻率。因此，考慮采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靜強度試驗加載方法，進行低周循環(huán)載荷的施加。使用MOOG協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)作為控制器，常規(guī)液壓作動缸作為加載執(zhí)行機構(gòu)，力載荷傳感器作為反饋信號源，形成閉環(huán)控制，達到低周循環(huán)載荷的準(zhǔn)確施加。圖1為低周載荷加載控制示意圖，圖2為試驗現(xiàn)場加載實物圖，圖3為調(diào)試結(jié)果。圖1低周循環(huán)載荷加載控制示意圖圖2試驗現(xiàn)場加載實物圖3低周循環(huán)載荷加載調(diào)試調(diào)試結(jié)果表明，此方法能夠準(zhǔn)確將低周循環(huán)載荷施加至試驗件上，加載過程平穩(wěn)，載荷加載準(zhǔn)確，控制精度滿足試驗要求。2.2高周載荷加載控制尾槳葉片在涵道內(nèi)以額定轉(zhuǎn)速5509r/min高速旋轉(zhuǎn)時，會受到來自于空氣的定常氣動力。經(jīng)過計算，該氣動力大小為99.11N；同時由于涵道支撐定子的干涉作用，該氣動力會產(chǎn)生一個周期性的變化，經(jīng)過計算，該力的變化幅值為16.84N；額定轉(zhuǎn)速對應(yīng)的變化頻率為91.82Hz。這一周期性變化的氣動力即為高周循環(huán)載荷。高周循環(huán)載荷的載荷譜如表2所示。表2高周循環(huán)載荷譜載荷中值（N）載荷幅值（N）最大載荷（N）最小載荷（N）加載頻率（Hz）99.1116.84115.9582.2891.82其中，載荷中值為高周循環(huán)載荷的起始載荷，高周循環(huán)載荷在此中值的基礎(chǔ)上，以一定的載荷幅值進行高周循環(huán)。高周循環(huán)載荷的加載頻率為91.82Hz，遠遠超過了一般液壓作動缸的加載頻率，因此無法使用液壓作動缸加載這一方案。經(jīng)過研究分析，采取的試驗方案為將力載荷經(jīng)過標(biāo)定后，轉(zhuǎn)化為位移量載荷，通過電磁振動臺施加位移載荷，從而達到氣動力載荷施加的目的。該技術(shù)方案不僅滿足氣動載荷施加的頻率要求，而且解決了電磁振動臺在施加力載荷時無法施加?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]合金材料高低周復(fù)合疲勞壽命研究[J]. 劉紅彬,黃維娜,陳偉.  航空動力學(xué)報. 2014(01)



本文編號：3631098