CN112710448B - 一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，所述试验系统包括振动台、夹具机构和控制系统；夹具机构安装在振动台上，包括左右对称设置的左夹持部和右夹持部，两个夹持部用来固定待测试件；通过控制系统，能够实现同时施加稳态拉伸与振动弯曲联合载荷的谐振疲劳试验，且此谐振疲劳试验的应力比能取‑1至+1之间的任意值。因此能真实模拟以航空发动机叶片为代表的叶轮机构件在工作过程中受到稳态（离心）应力和振动应力的情况，对预测该类构件的使用寿命提供了指导依据；夹具机构的两个振动臂带动被固定在振动臂上的试件发生振动，解决了试件在高频试验时难以激振的问题，能对试件的振幅进行放大，解决了高频试验时振幅小的问题。

Description

一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法
技术领域
本发明涉及一种谐振疲劳试验系统，尤其涉及一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法。
背景技术
航空发动机的高周/超高周疲劳主要由各种气动、机械原因诱发的强迫振动和非同步振动造成，其应力幅值相对较低，但频率较高，能在短时间内积累大量循环次数。据不完全统计，60%以上的风扇/压气机叶片失效与此有关。根据我国最新颁布的《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》（GJB241A-2010）中的规定，在使用环境条件和工作包线范围内，振动应力和稳态应力联合作用条件下，发动机的所有零件应至少有如下的高循环疲劳寿命：
Figure 276826DEST_PATH_IMAGE001
钢零件：107次循环；
Figure 549676DEST_PATH_IMAGE002
有色金属零件：3×107次循环；
Figure 419543DEST_PATH_IMAGE003
钛合金：109次循环。因此，找到一种能有效评估航空发动机叶片等构件在振动应力和稳态（离心）应力联合作用下极高周次循环的疲劳试验方法，是提高航空发动机可靠性和延长使用寿命的前提，也是我国航空领域的研究重点之一。
目前，面对叶片在复杂振动载荷作用下的疲劳失效问题，主要是将复杂的应力分解为拉压、剪切以及弯曲等典型受力特征，通过旋转弯曲试验、拉压试验、三点/四点弯曲试验以及振动台试验来开展试验研究，其中基于振动台的疲劳试验方法拥有最大的可创新性。
当前疲劳试验系统，除了固支夹持部位易发生破坏，结构激振困难，还存在以下问题：
1、基于振动台的常规振动试验主要采用悬臂梁式装夹方式对试件进行固定，这种装夹方式只对试件一端进行固定，不具备轴向加载能力；
2、目前传统的疲劳试验技术，试验方式主要分为两大类，一类是悬臂梁式，只能施加振动应力，该方法随着振动频率的增大，试件的振动量会显著变小，影响试件的激振效果，因此在高频率下进行试验时，需要具备有更大激振能力的振动台、结构更复杂的试验系统，并且在施加拉伸的夹持部位也容易引起疲劳破坏或磨损破坏等问题，容易导致试验失败；一类是轴向拉压式，只能施加轴向拉压应力，无法施加振动应力，且试验频率低，不适合进行超高周疲劳试验；现有的稳态应力与振动应力联合作用的试验技术，只能在超声疲劳试验机上进行。且存在稳态应力和振动应力施加不能从零开始，试验应力比不能覆盖-1到+1范围，试验频率过高可能存在频率效应等不足之处，对于所得的数据不能很好地支撑工程研究；
3、有的疲劳试验系统振动幅值过小；在高试验频率时，传统试验方法难以使试件产生激振，且激振成功后振动幅值依旧过小。
4、有的疲劳试验系统振动试验与轴向拉伸试验不能同时进行；传统疲劳试验系统振动试验与轴向拉伸试验不能同时进行。
上述几种疲劳试验系统，均与以航空发动机叶片为代表的叶轮机构件真实的工作环境差距大，一旦该类构件发生疲劳破坏，将严重影响发动机的正常运行和使用寿命，甚至造成机毁人亡的重大事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，以解决现有的疲劳试验系统与以航空发动机叶片为代表的叶轮机构件真实的工作环境差距大的技术问题。
本发明的第一个目的在于提供一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验系统，包括夹具机构、振动台、待测试件和控制系统；
待测试件为板状，两端分别为左夹持端和右夹持端，两个夹持端对称开设螺孔，左夹持端和右夹持端之间为检测区，待测试件的危险截面位于检测区的中心，且在谐振疲劳试验时，危险截面所受到振动应力和稳态应力的联合作用最大，待测试件沿危险截面的中心呈中心对称结构；
所述夹具机构包括左右对称设置的左夹持部和右夹持部，左夹持部和右夹持部结构相同，左夹持部的右端用于固定待测试件左夹持端，右夹持部左端用于固定待测试件右夹持端，左夹持部与右夹持部之间存在间距L1；间距L1的大小与待测试件的检测区大小相适配，即间距L1的大小与检测区左右方向的长度大小一致，当待测试件固定在夹具机构上时，待测试件的危险截面位于所述间距L1的中心；
所述左夹持部包括壳体和振动臂；振动臂右端用于固定待测试件的左端；振动臂左段设置在所述壳体内，可沿振动臂轴向对振动臂施加轴向拉力（即施加稳态应力），施加轴向拉力时，振动臂会沿其轴向被拉伸，因此，在振动臂左端与壳体在振动臂轴向上存在间距L2；
所述壳体底部通过可拆卸方式固定在振动台上，位于壳体外部的振动臂悬空在振动台上；
所述左夹持部还包括与振动臂左端连接的拉伸机构，
或者，
所述壳体左端固连有垫块，所述左夹持部还包括拉力调节螺栓，拉力调节螺栓穿过垫块与振动臂左端螺纹连接，振动臂左端设有与拉力调节螺栓匹配的外螺纹；
右夹持部的振动臂左端用于固定待测试件的右端；所述控制系统包括：
控制单元，控制所述拉伸机构的输出拉力、或者控制拉力调节螺栓转动；
驱动单元，用于驱动所述振动台振动，施加振动应力；并由控制单元控制驱动单元的输出功率；因此可以控制振动台的振动频率和加速度，对加速度的控制可以改变待测试件危险截面处的振幅大小，进而达到精确控制危险截面处振动应力大小的目的；
应变片，安装在待测试件的危险截面处，监测危险截面的微应变，并将微应变转换为电信号，再通过应变仪将电信号转换成数字信号并反馈至所述控制单元，控制单元根据待测试件材料的弹性模量得到危险截面对应的应力值；
位移传感器，可采用激光位移传感器、电感式位移传感器或电涡流位移传感器；位移传感器悬空在危险截面的正上方，用于监测危险截面的振幅，并将监测结果反馈至控制单元；
加速度传感器，安装在所述振动台上，监测振动台的振动加速度，并将监测结果反馈至控制单元，起反馈控制的作用，使振动台能在不同频率时保证等振动量输出。
进一步地，左夹持部的右端设有卡槽，用于放置所述待测试件的左夹持端，右夹持部的左端设有卡槽，用于放置所述待测试件的右夹持端，卡槽与振动台台面平行，卡槽上方和下方的左夹持部设有贯穿的螺孔，该螺孔与待测试件两个夹持端（这两个夹持端分别为左夹持端和右夹持端）的螺孔大小一致，通过试样固定螺栓将待测试件两个夹持端固定在对应振动臂的卡槽，待测试件两个夹持端与对应振动臂的卡槽采用间隙配合，间隙量不超过0.1mm。
进一步地，所述待测试件采用漏斗形设计，即检测区相对的两侧设计成向内对称收缩的圆弧，该圆弧优选二分之一的圆;检测区的表面粗糙度Ra≤0.2mm。
进一步地，壳体顶部开设有螺孔，该螺孔内设有振动臂压紧螺栓，所述振动臂包括固定段和振动段；通过振动臂压紧螺栓顶住固定段，将固定段锁定贴在壳体底部；振动段保持悬空，即位于壳体内的固定段被固定在壳体内，壳体外的振动段悬空；为了更好的避免振动臂发生水平位移，可在壳体上开设两个或三个螺孔；
进一步地，为了方便对振动臂施加轴向拉力，所述左夹持部还包括与振动臂左端连接的拉伸机构；或者，左夹持部还包括拉力调节螺栓，拉力调节螺栓通过垫块与套接在振动臂左端螺纹连接，垫块与壳体左侧固连，振动臂左端设有与拉力调节螺栓匹配的外螺纹，通过转动拉力调节螺栓对振动臂施加轴向拉力，即稳态应力。
本发明的第二个目的在于提供一种谐振疲劳试验方法：包括以下步骤，
1）将夹具机构安装在振动台上，并在振动台上固定好加速度传感器，用于监测振动台的振动加速度，并将结果反馈至计算机，确定好待测试件，其中，该待测试件的试验要求为：稳态应力为F1，振动应力为F2；对待测试件进行标定，具体标定步骤为：
然后将待测试件的左夹持端和右夹持端分别安装在夹具机构的两个振动臂上，在危险截面处粘贴应变片并连接应变仪，应变仪连接计算机，通过两个拉伸机构向待测试件两端施加稳态应力，同时，通过应变片，计算机获得实时的应力值，该应力值即为施加给待测试件的稳态应力，直到施加的稳态应力为F1，然后将两个振动臂锁定贴在壳体底部，进行下一步；
2）对夹具机构进行扫频，确定夹具机构的共振频率f；
3）对待测试件进行标定，通过标定确定待测试件的振幅与应力值的线性关系：
待测试件的标定步骤为：
3.1）去除步骤1）粘贴的应变片，在危险截面处重新粘贴另一枚应变片并连接应变仪，将位移传感器悬空在危险截面正上方，
3.2）在共振频率f下，通过驱动单元对夹具机构进行由小到大、或由大到小的不同加速度大小的激振，在激振过程中，计算机记录位移传感器反馈的振幅，还记录通过应变片得到的应力值，该应力值即为施加给待测试件的振动应力，并将振幅与应力值进行线性拟合，得到待测试件的振幅和应力值之间的线性关系，完成对待测试件的标定；
4）根据待测试件的试验要求振动应力为F2，结合拟合好的振幅与应力值的线性关系，得到待测试件所要施加的振幅A，调节驱动单元驱动振动台振动，使待测试件保持在频率为f，振幅为A的振动条件下振动，开始进行疲劳试验，并记录待测试件的疲劳试验循环次数；
5）当计算机接收到待测试件的振幅下降时，重新确定共振频率，通过驱动单元微调振动台的振动频率，使夹具机构保持在新的共振频率f1下，同时使危险截面保持在振幅A下，继续进行疲劳试验；若共振频率再次下降，重复该步骤；
6）当待测试件出现裂纹时，试验完成，此时待测试件的疲劳试验循环次数，即为在稳态应力为F1、振动应力为F2的试验条件下的疲劳寿命。
本发明的有益效果：
本发明能够实现施加稳态应力与振动应力联合作用的谐振疲劳试验，能真实模拟结构件工作过程中受到稳态应力和振动应力时的情况，对预测和提高机械产品的可靠性和使用寿命提供了指导依据；
试样固定螺栓将待测试件两端固定在对应的振动臂，待测试件两端与对应的振动臂采用间隙配合，间隙量不超过0.1mm，使夹具和试件成为一个固连的整体，不发生相对滑动，通过振动臂和待测试件的大面积接触，以压力固定待测试件，避免了待测试件与振动臂不能很好的贴合在一起，进而导致稳态拉伸应力施加失败的问题，因此，本发明能够使试验能按设想的方案进行，使得本发明试验系统的结构稳定，确保稳态应力与振动应力的联合作用下的高频振动疲劳试验的顺利完成。
本发明将待测试件设计成沙漏形，即检测区相对两侧采用对称的收缩圆弧段，能给检测区截面提供合适的应力分布，并将圆弧段侧面设计成二分之一的圆，避免了圆弧段切边在施加弯曲振动应力时发生过度应力集中而被破坏；
在施加稳态应力与振动应力的联合作用时，夹具机构的两个振动臂参与共振，对振动台的激振量进行放大，同时，待测试件的检测区随着振动臂的振动而产生周期性的上下弯曲，更客观的模拟了疲劳行为，解决了试验系统激振困难的问题；
在施加稳态应力与振动应力的联合作用时，夹具机构的两个振动臂参与共振，从而带动试件振动，很好地解决了试件在高频疲劳试验时难以激振的问题，且能对试件的振动量进行有效的放大，使试验能在较小的能量消耗下完成。待测试件的检测区（即危险截面处）随着振动臂的振动而产生周期性的上下弯曲，进而产生可控的振动应力，同时振动臂在两端拉伸机构的作用下还提供了可控的稳态应力，两者结合更客观的模拟了工程结构中某些特定件的疲劳模式，能更加准确地反映特定构件的疲劳行为。
在施加稳态应力与振动应力联合作用下，本发明试验系统能完成从-1到+1范围内的任意应力比的高频振动疲劳试验，能够用于不同应力比要求的试验，因此加载条件可灵活选择，有效地对试验系统进行量级放大；
通过拉伸机构对试样两端施加可控的拉伸力，通过驱动单元对试样施加可控的振动应力，因此能够满足不同稳态应力要求和振动应力要求的疲劳试验；
通过对振动臂和待测试件的整体设计，使试验频率提高到了1400Hz，极大的加快了疲劳循环的累积速度。
附图说明
图1为本发明试验系统的立体结构示意图；
图2为本发明试验系统的侧视图；
图3为本发明试验系统的剖视图；
图4为本发明待测试件的结构示意图；
图5为本发明待测试件的立体结构示意图。
附图标记：1-振动台，2-垫块，21-拉力调节螺栓，3-壳体，4-振动臂压紧螺栓，5-振动臂，6-试样固定螺栓，7-待测试件，8-右夹持部的振动臂，9检测区，10圆弧。
具体实施方式
本发明的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，如图1和图2，包括振动台1、夹具机构、待测试件7和控制系统；
本发明待测试件的形状满足以下条件：待测试件为板状，两端分别为左夹持端和右夹持端，两个夹持端对称开设螺孔，左夹持端和右夹持端之间为检测区9，即图4中的斜划线区域，待测试件危险截面（即考核截面）位于检测区的中心，且在谐振疲劳试验时、危险截面所受到振动应力和稳态应力的联合作用最大，待测试件沿危险截面的中心呈中心对称结构，待测试件的左右两端为夹持端；
另外，关于待测试件的表面粗糙度：待测试件表面存在的一些微观缺陷，如划痕、凹陷、疏松等，会影响到待测试件的疲劳性能，需要尽可能避免这些现象的产生。因此要对待测试件表面进行打磨、抛光，尤其是在待测试件的检测区，使其表面粗糙度Ra≤0.2mm，以避免待测试件表面出现微观缺陷；
考虑到待测试件较高的比强度和比刚度，因此需要让待测试件的检测区有合理的应力分布，这不仅有利于稳态拉伸应力的施加，还能使待测试件的裂纹萌生在检测区。如图4和图5，在参考HB5287-1996对轴向加载试样的相关要求后，将待测试件检测区相对的两侧用对称收缩的圆弧10来实现，给检测区截面提供合适的应力分布，同时为了避免圆弧切边在施加弯曲振动应力时发生过度应力集中而被破坏，将圆弧设计成二分之一的圆以避免该类现象。
振动台选用电磁振动台，夹具机构包括左右对称设置在振动台上的左夹持部和右夹持部，左夹持部的右端用于固定待测试件左夹持端，右夹持部左端用于固定待测试件右夹持端，左夹持部与右夹持部结构相同，两者之间存在间距L1，间距L1的大小与待测试件的检测区大小相适配，左夹持部位于左侧，左夹持部包括壳体3和振动臂5；壳体底部通过螺纹连接固定在振动台上；振动臂左段设置在所述壳体内，振动臂右段位于壳体外部且悬空在振动台上；当沿振动臂轴向对振动臂施加稳态应力时，振动臂会沿其轴向被拉伸，因此，振动臂左端与壳体在振动臂轴向上存在间距L2（参见图3），该间距L2大小比振动臂被轴向拉伸时的形变距离稍大，能够满足振动臂的轴向拉伸形变距离。
图1、图2和图3，待测试件的两个夹持端分别被固定在两个振动臂的卡槽内，待测试件的危险截面位于间距L1的中心。
为了避免应力导致待测试件夹持端螺孔处的损伤，左夹持部的右端设有卡槽，用于放置所述待测试件的左夹持端，右夹持部的左端设有卡槽，用于放置所述待测试件的右夹持端，卡槽与振动台台面平行，卡槽上方和下方的左夹持部均设有开设有螺孔，该螺孔与待测试件两个夹持端的螺孔大小一致，通过试样固定螺栓6将待测试件两个夹持端固定在对应振动臂的卡槽内，待测试件两个夹持端与对应振动臂的卡槽采用间隙配合，间隙量不应超过0.1mm，否则待测试件和振动臂不能很好的贴合在一起，进而会导致稳态拉伸应力施加失败。
为避免振动臂发生水平位移，壳体顶部开设有两个或三个螺孔，每个螺孔内设有振动臂压紧螺栓4，振动臂包括固定段和振动段，通过振动臂压紧螺栓顶住固定段，将其锁定贴在壳体底部，振动段保持悬空。
在振动臂总长度固定的情况下，可根据不同的试验频率要求，设计不同长度的固定段和振动段。当固定段加长时，参与振动的振动段则相应变短，所以夹具机构的试验频率增大，反之，缩短固定段则振动段变长，夹具机构的试验频率降低。由于振动段需要保证一定的强度和合适的应力分布，则不能做的太细，
为了方便对振动臂施加轴向拉力，左夹持部还包括与振动臂左端连接的拉伸机构，可通过拉伸机构沿振动臂轴向施加可控的稳态应力；或者，在壳体左端固连了垫块，左夹持部还包括拉力调节螺栓，拉力调节螺栓穿过垫块21与振动臂左端螺纹连接，振动臂左端设有与拉力调节螺栓匹配的外螺纹，通过转动拉力调节螺栓对振动臂施加轴向拉力，通过拉力调节螺栓的紧固过程，可以完成对待测试件进行稳态应力的施加，该结构能方便地对待测试件进行稳态应力的施加和调整，且结构简单，造价成本低。
本发明的控制系统包括：
控制单元，可采用计算机，用于控制拉伸机构的输出拉力、或者控制拉力调节螺栓转动；
驱动单元，用于驱动振动台振动，施加振动应力，并由控制单元控制该驱动单元的输出功率；
应变片，安装在所述危险截面处，监测危险截面的微应变，并将微应变转换为电信号，再通过应变仪将电信号转换成数字信号并反馈至所述控制单元，控制单元根据待测试件材料的弹性模量得到危险截面对应的应力值；位移传感器，可采用电涡流传感器，悬空安装在危险截面的正上方，用于监测危险截面的振幅，并将监测结果反馈至控制单元；位移传感器与危险截面的悬空距离，由具体选用的位移传感器的要求确定；
加速度传感器，安装在所述振动台上，监测振动台的振动加速度，用于监测振动台的振动量输出。要保证在不同频率时，振动台的振动量输出是一个恒定值，这样待测试件在不同频率下受到的振动激励都是恒定的，在恒定的激励下，只有在共振频率下，待测试件振幅才是最大的，才能找到共振频率。
以下结合具体实施例对本发明具体的操作进行进一步说明：该实施例中，振动台为电磁振动台；位移传感器，市购型号为江阴辉格 CS-1的位移传感器；加速度传感器，市购型号为澄科 CT1010L ICP/IEPE的加速度传感器；
基于本发明试验系统的谐振疲劳试验方法，包括以下步骤：
1）将夹具机构安装在振动台上，并在振动台上固定好加速度传感器，用于监测振动台的振动加速度，并将结果反馈至计算机，确定好待测试件，其中，该待测试件的试验要求为：稳态应力为F1，振动应力为F2；
然后将待测试件的左右两端分别安装在夹具机构的两个振动臂上，在危险截面处粘贴应变片并连接应变仪，应变仪连接计算机，通过两个拉伸机构向待测试件两端施加稳态应力，同时，通过应变片，计算机获得实时的应力值，该应力值即为施加给待测试件的稳态应力，直到施加的稳态应力为F1，然后通过拉力调节螺栓将两个振动臂锁定贴在壳体底部，进行下一步；
2）对夹具机构进行扫频，确定夹具机构的共振频率f；
3）对待测试件进行标定，通过标定确定待测试件的振幅与应力值的线性关系：
待测试件的标定步骤为：
3.1）去除步骤1）粘贴的应变片，在危险截面处重新粘贴另一枚应变片并连接应变仪，将位移传感器悬空在危险截面正上方，
3.2）在共振频率f下，通过驱动单元对夹具机构进行由小到大、或由大到小的不同加速度大小的激振，在激振过程中，计算机记录位移传感器反馈的振幅，还记录通过应变片得到的应力值，该应力值即为施加给待测试件的振动应力，并将振幅与应力值进行线性拟合，得到待测试件的振幅和应力值之间的线性关系，完成对待测试件的标定；
4）根据待测试件的试验要求振动应力为F2，结合拟合好的振幅与应力值的线性关系，得到待测试件所要施加的振幅A，调节驱动单元驱动振动台振动，使待测试件保持在频率为f，振幅为A的振动条件下振动，开始进行疲劳试验，并记录待测试件的疲劳试验循环次数；
5）随着试验的进行，待测试件的危险截面处在积累了足够多的疲劳循环，或者微裂纹产生后，都会导致夹具机构的共振频率下降。由于偏离共振频率，待测试件对振动台的激振响应会减弱，导致振幅下降，此时危险截面处的振动应力F3小于F2，因此需要重新确定共振频率，通过驱动单元微调振动台的振动频率，使夹具机构保持在新的共振频率f1下，同时使危险截面保持在振幅A下，继续进行疲劳试验；若共振频率再次下降，重复该步骤；
6）当待测试件出现肉眼可见的裂纹时，试验完成，此时待测试件的疲劳试验循环次数，即为在稳态应力为F1、振动应力为F2的试验条件下的疲劳寿命。由于对于疲劳的总寿命而言裂纹扩展寿命只占很小的部分，所以可视为待测试件已失效。
本发明试验方法能够实现施加可控的稳态应力与振动应力联合作用的谐振疲劳试验，能真实模拟航空发动机叶片工作过程中受到稳态应力和振动应力时的情况，对预测和提高航空发动机的可靠性和使用寿命提供了指导依据。

Claims (9)

1.一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，该方法基于疲劳试验系统，其特征在于：所述疲劳试验系统包括夹具机构、振动台、待测试件和控制系统；
待测试件为板状，两端分别为左夹持端和右夹持端，左夹持端和右夹持端对称开设螺孔，左夹持端和右夹持端之间为检测区，待测试件的危险截面位于检测区的中心，且在谐振疲劳试验时、危险截面所受到振动应力和稳态应力的联合作用最大，待测试件沿危险截面的中心呈中心对称结构；
所述夹具机构包括左右对称设置的左夹持部和右夹持部，左夹持部的右端用于固定待测试件左夹持端，右夹持部左端用于固定待测试件右夹持端，左夹持部与右夹持部之间存在间距L1，间距L1的大小与所述检测区大小相适配；
所述左夹持部包括壳体和振动臂；
振动臂左段设置在所述壳体内，振动臂左端与壳体在振动臂轴向上存在间距L2；
所述壳体底部通过可拆卸方式固定在振动台上，位于壳体外部的振动臂悬空在振动台上；
所述左夹持部还包括与振动臂左端连接的拉伸机构，
或者，
所述壳体左端固连有垫块，所述左夹持部还包括拉力调节螺栓，拉力调节螺栓穿过垫块与振动臂左端螺纹连接，振动臂左端设有与拉力调节螺栓匹配的外螺纹；
所述控制系统包括：
控制单元，控制所述拉伸机构的输出拉力、或者控制拉力调节螺栓转动；
驱动单元，用于驱动振动台振动，控制单元控制驱动单元的输出功率；
应变片，安装在待测试件的危险截面处，通过应变仪与控制单元连接；控制单元通过应变片获得危险截面对应的应力值；
位移传感器，悬空在危险截面的正上方，用于监测危险截面的振幅，并将监测结果反馈至控制单元；
方法包括以下步骤：
1）将夹具机构安装在振动台上，确定好待测试件，其中，该待测试件的试验要求为：稳态应力为F1，振动应力为F2；
然后将待测试件的左夹持端和右夹持端分别安装在夹具机构的两个振动臂上，在危险截面处粘贴应变片并连接应变仪，应变仪连接计算机，向待测试件两端施加稳态应力，同时，通过应变片，计算机获得实时的应力值，该应力值即为施加给待测试件的稳态应力，直到施加的稳态应力为F1，然后将两个振动臂锁定贴在壳体底部；
2）对夹具机构进行扫频，确定夹具机构的共振频率f；
3）对待测试件进行标定，通过标定确定待测试件的振幅与应力值的线性关系：
4）根据待测试件的试验要求振动应力F2，以及步骤3）得到的待测试件振幅与应力值的线性关系，得到待测试件所要施加的振幅A，调节驱动单元驱动振动台振动，使待测试件保持共振频率为f，振幅为A的振动条件下振动，开始进行疲劳试验，并记录待测试件的疲劳试验循环次数；
5）当计算机接收到待测试件的振幅下降时，重新确定共振频率，通过驱动单元微调振动台的振动频率，使夹具机构保持在新的共振频率f1下，同时使危险截面保持在振幅A下，继续进行疲劳试验；若共振频率再次下降，重复该步骤；
6）当待测试件出现裂纹时，试验完成，此时待测试件的疲劳试验循环次数，即为在稳态应力为F1、振动应力为F2的试验条件下的疲劳寿命。
2.根据权利要求1所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于：所述夹具机构包括所述左夹持部的右端设有卡槽，用于放置所述待测试件的左夹持端，右夹持部的左端设有卡槽，用于放置所述待测试件的右夹持端，卡槽与振动台台面平行，卡槽上方和下方的左夹持部开设有贯穿的螺孔，该螺孔与待测试件两个夹持端的螺孔大小一致，通过试样固定螺栓将待测试件两个夹持端固定在对应振动臂的卡槽，待测试件两个夹持端与对应振动臂的卡槽采用间隙配合，间隙量不超过0.1mm。
3.根据权利要求2所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于:检测区相对的两侧设计成对称收缩的圆弧，该圆弧优选二分之一的圆；检测区的表面粗糙度Ra≤0.2mm。
4.根据权利要求3所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于:
所述位移传感器采用激光位移传感器、电感式位移传感器或电涡流位移传感器。
5.根据权利要求4所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于:
所述控制单元还包括加速度传感器，安装在所述振动台上，监测振动台的振动加速度，并将监测结果反馈至控制单元。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于：所述壳体顶部开设有螺孔，该螺孔内设有振动臂压紧螺栓，所述振动臂包括固定段和振动段；通过振动臂压紧螺栓顶住固定段，将固定段锁定贴在壳体底部，振动段保持悬空。
7.根据权利要求6所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于：
所述壳体顶部开设的螺孔为两个或三个螺孔。
8.根据权利要求7所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于：
所述左夹持部还包括与振动臂左端连接的拉伸机构；
或者，
所述左夹持部还包括拉力调节螺栓，拉力调节螺栓通过垫块与套接在振动臂左端螺纹连接，垫块与壳体左侧固连，振动臂左端设有与拉力调节螺栓匹配的外螺纹。
9.根据权利要求1所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于：所述步骤3）中待测试件的标定步骤为：
3.1）去除步骤1）粘贴的应变片，在危险截面处重新粘贴另一枚应变片并连接应变仪，将位移传感器悬空在危险截面正上方，
3.2）在共振频率f下，通过驱动单元对夹具机构进行由小到大、或由大到小的不同加速度大小的激振，在激振过程中，计算机记录位移传感器反馈的振幅，还记录通过应变片得到的应力值，该应力值即为施加给待测试件的振动应力，并将振幅与应力值进行线性拟合，得到待测试件的振幅和应力值之间的线性关系，完成对待测试件的标定。
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