CN104034524B - 一种声静联合加载试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于联合载荷加载试验技术，具体涉及一种声静联合加载试验装置及方法。本发明声静联合加载试验装置包括测力传感器、螺杆、上T型压条、试验件、行波管、下T型压条，其中，所述行波管为回型管，其上壁留有安装螺杆的螺栓孔，螺杆穿过行波管上臂后连接上T型压条，上T型压条下端连接试验件，试验件另一端与设置在行波管的下壁的下T型压条连接。本发明通过螺母来实现静载荷的加载，通过不同大小的拧紧力矩施加不同大小的静载荷，通过扬声器实施声载荷加载，结构简单，实施操作方便，试验成本低。
Description
技术领域
本发明属于联合载荷加载试验技术，具体涉及一种声静联合加载试验装置及方法。
背景技术
目前，一般的行波管只能施加声载荷，而一些结构在受声载荷的同时还受静载荷的作用，静载荷产生的静应力作为平均应力对声疲劳寿命有影响，它影响结构或材料的声疲劳S-N曲线，通常拉伸平均应力会降低结构的声疲劳寿命。当静载荷与声载荷联合作用于结构时，结构关键位置的应力响应特点是在静载荷引起的平均应力上叠加声激励引起的振动应力，从而存在较大不确定性。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能够实现同时加载声载荷和静载荷的试验装置及方法，为研究静载荷对声疲劳寿命的影响提供依据。
本发明的技术方案是：一种声静联合加载试验装置，其包括测力传感器、螺杆、上T型压条、试验件、行波管、下T型压条，其中，所述行波管为回型管，其上壁留有安装螺杆的螺栓孔，螺杆穿过行波管上臂后连接上T型压条，上T型压条下端连接试验件，试验件另一端与设置在行波管的下壁的下T型压条连接，电动气流扬声器安装在行波管的前方用来提供声载荷。
行波管的下壁面设计一出线孔，用于应变测量线的引出。
所述行波管的侧壁设计传声器安装孔。
一种声静联合加载试验方法，其包括如下步骤：
步骤1：设计行波管:
设计与现有行波管宽高相同的一段行波管，在行波管的上壁留有安装螺杆的螺栓孔，一下T字型压条与行波管的下壁面连接用于安装试验件，在行波管的下壁面设计一出线孔，用于应变测量线等的引出，在行波管的侧壁设计安装传声器的孔；
步骤2：安装试验件:
试验件的一端通过下T字型压条固定在行波管的下壁，另一端与上T字型压条连接，上T字型压条通过螺杆与行波管上壁连接，上T字型压条与螺杆通过螺母固定；
步骤3：声静联合加载
在螺杆上套一螺母，通过拧紧螺母来施加静载荷，拧紧力矩不同，静载荷大小不同，用测力传感器来测试所加静载荷的大小，同时通过电动气流扬声器对试验件施加载荷。
声场通过高声强噪声试验控制系统对声场进行闭环控制。
本发明的优点是：本发明通过螺母来实现静载荷的加载，通过不同大小的拧紧力矩施加不同大小的静载荷，通过扬声器实施声载荷加载，结构简单，实施操作方便，试验成本低。
附图说明
图1为扬声器与行波管连接示意图。
图2为图1中的声静联合加载试验装置示意图。
图3为条形试验件示意图。
图4为静应力对声疲劳寿命的影响示意图。
图中：1-测力传感器，2-螺杆，3-螺母，4-螺母，5-上T型压条，6-试验件，7-行波管，8-下T型压条。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的说明：
请参阅图2，其为本发明声静联合加载试验装置示意图。本发明声静联合加载试验装置包括测力传感器、螺杆、上T型压条、试验件、行波管、下T型压条。其中，所述行波管为回型管，其上壁留有安装螺杆2的螺栓孔，螺杆穿过行波管上壁后连接上T型压条5，上T型压条下端连接试验件，试验件另一端与设置在行波管的下壁的下T型压条连接，另外，所述行波管的下壁面设计一出线孔，用于应变测量线等的引出，在行波管的侧壁设计安装传声器的孔。本试验装置结构设计简单，通过螺杆、螺母实现了在行波管中静载荷的加载。
如图3所示，所述试验件为条形试验件，两端均设置有用于分别与上下T型压条螺纹连接的连接孔，试验件的宽度及连接孔的尺寸根据《发动机叶片及材料振动疲劳试验方法》(HB5277-84)中叶片试件的尺寸设计，试验件长度根据行波管的高度设计。
本发明声静联合加载试验方法的具体实施过程如下：
(1)设计行波管：设计与现有行波管宽高相同的一段行波管7，在行波管的上壁留有安装螺杆2的螺栓孔，一“T”字型压条8与行波管的下壁面连接用于安装试验件，在行波管的下壁面设计一出线孔，用于应变测量线等的引出，在行波管的侧壁设计安装传声器的孔；
(2)安装试验件：试验件的一端通过“T”字型压条8固定在行波管的下壁，另一端与“T”字型压条5连接，“T”字型压条5通过螺杆2与行波管上壁连接，“T”字型压条与螺杆通过螺母4固定；
(3)声静联合加载：在螺杆2上套一螺母3，通过拧紧螺母3来施加静载荷，拧紧力矩不同，静载荷大小不同，用测力传感器1来测试所加静载荷的大小，同时声载荷通过电动气流扬声器来施加，声场通过高声强噪声试验控制系统进行闭环控制。
如图4所示，平均应力是影响结构声疲劳寿命的主要因素。一般的行波管只能施加声载荷，而声静联合加载试验装置及方法可以实现声载荷与静载荷的同时加载，从而可以定量的研究结构或材料由静载荷产生的静应力作为平均应力对声疲劳寿命的影响。
以发动机叶片为例：发动机在工作时，转子叶片在高速旋转过程中的离心力作为平均应力作用于转子叶片，同时转子叶片还受声载荷的作用，为了研究平均应力对声疲劳寿命的影响，设计了试验件如图3所示，其一阶振动特性与发动机转子叶片类似。其步骤是：1、设计行波管：设计与现有行波管宽高相同的一段行波管，根据试验件的尺寸加工了相应的“T”字型压条，在行波管上下壁、侧壁留有相应的螺栓孔、出线孔、安装高声强传声器的孔；2、安装试验件：试验件的一端固定在行波管的下壁，另一端与一“T”字型压条连接，“T”字型压条通过螺杆与行波管上壁连接，“T”字型压条与螺杆通过螺母固定；3、声静联合加载：在行波管外的螺杆上套一螺母，通过拧紧螺母来施加静载荷，用测力传感器来测试所加静载荷的大小，由此可以调整拧紧力矩，从而得到所需的静载荷。声载荷通过电动气流扬声器来施加，声场通过高声强噪声试验控制系统进行闭环控制。因此用本发明方法研究了平均应力对声疲劳寿命的影响，从而为发动机转子叶片的研究提供依据。
Claims (5)
1.一种声静联合加载试验装置，其特征在于，包括测力传感器、螺杆、上T型压条、试验件、行波管、下T型压条，其中，所述行波管为回型管，其上壁留有安装螺杆的螺栓孔，螺杆穿过行波管上壁后连接上T型压条，上T型压条下端连接试验件，试验件另一端与设置在行波管的下壁的下T型压条连接，扬声器安装在行波管的前方，两者之间通过一喇叭段连接。
2.根据权利要求1所述的声静联合加载试验装置，其特征在于，行波管的下壁面设计一出线孔，用于应变测量线的引出。
3.根据权利要求1所述的声静联合加载试验装置，其特征在于，所述行波管的侧壁设计传声器安装孔。
4.一种声静联合加载试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：设计行波管:
设计与现有行波管宽高相同的一段行波管，在行波管的上壁留有安装螺杆的螺栓孔，一下T字型压条与行波管的下壁面连接用于安装试验件，在行波管的下壁面设计一出线孔，用于应变测量线的引出，在行波管的侧壁设计安装传声器的孔；
步骤2：安装试验件:
试验件的一端通过下T字型压条固定在行波管的下壁，另一端与上T字型压条连接，上T字型压条通过螺杆与行波管上壁连接，上T字型压条与螺杆通过螺母固定；
步骤3：声静联合加载
在螺杆上套一螺母，通过拧紧螺母来施加静载荷，拧紧力矩不同，静载荷大小不同，用测力传感器来测试所加静载荷的大小，同时通过电动气流扬声器对试验件施加声载荷。
5.根据权利要求4所述声静联合加载试验方法，其特征在于，声场通过高声强噪声试验控制系统对声场进行闭环控制。
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