一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，包括以下步驟：將試件固定于工作臺(tái)面上，并在工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的一側(cè)面、寬度方向的一側(cè)面、底端面上各安裝至少一個(gè)力傳感器；在工作臺(tái)面的中心建立直角坐標(biāo)系，三坐標(biāo)分別為沿工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的X軸、沿寬度方向的Y軸和垂直于工作臺(tái)面的Z軸；在試件的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復(fù)合力；建立數(shù)學(xué)模型，X軸方向的力為，Y軸方向的力為，Z軸方向的力為，X軸方向的彎矩為Mx=×Ly，Y軸方向的彎矩為My=×Lx，Z軸方向的扭矩為Mz=×Ly+×Lx。本發(fā)明通過(guò)將力傳感器感應(yīng)到的力值通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了被測(cè)試件所受復(fù)合力的測(cè)量，該測(cè)量方法不僅易于實(shí)施，且切實(shí)有效。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疲勞試驗(yàn)技術(shù)范圍，尤其涉及一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空、航天科技的飛速發(fā)展，對(duì)關(guān)鍵零件的質(zhì)量和性能要求越來(lái)越高。例如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸是飛機(jī)的關(guān)鍵零件之一，在高速、高溫、受力復(fù)雜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命和可靠性。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的質(zhì)量和性能，其在工作時(shí)必須具備足夠的疲勞強(qiáng)度。而，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)主軸具有足夠的疲勞強(qiáng)度，在其試制和批量生產(chǎn)的過(guò)程中，必須對(duì)其疲勞強(qiáng)度的進(jìn)行模擬測(cè)量，用以評(píng)估其疲勞強(qiáng)度是否符合實(shí)際要求。
[0003]但是由于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的受力情況較為復(fù)雜，目前還沒(méi)有相關(guān)的測(cè)量力的方法用于借鑒。因此一種易于實(shí)施、有效的疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法亟待出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種易于實(shí)施、有效的疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，包括以下步驟:
(1)將試件的一端固定設(shè)置于工作臺(tái)面上，并在所述工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的一側(cè)面上安裝至少一個(gè)第一力傳感器，在所述工作臺(tái)面寬度方向的一側(cè)面上安裝至少一個(gè)第二力傳感器，在所述工作臺(tái)面的底端面上安裝至少一個(gè)第三力傳感器；
(2)在所述工作臺(tái)面的中心建立直角坐標(biāo)系，三坐標(biāo)分別為沿所述工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的X軸、沿所述工作臺(tái)面寬度方向的Y軸和垂直于所述工作臺(tái)面的Z軸；
(3)在所述試件的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復(fù)合力；
(4)建立數(shù)學(xué)模型，在直角坐標(biāo)系中，設(shè)所述第一力傳感器感應(yīng)的X軸方向的力為 ，所述第二力傳感器感應(yīng)的Y軸方向的力為務(wù)，所述第三力傳感器感應(yīng)的Z軸方向的軸
向力為S ,則X軸方向的彎矩為:Mx= S XLy，Y軸方向的彎矩為:My=冗XLx，Z軸方向的扭矩為:Mz= $ XLy+ Fy XLx,其中，Lx和Ly為力臂。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，在所述工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的一側(cè)面對(duì)稱地安裝一對(duì)所述第一力傳感器，在所述工作臺(tái)面寬度方向的一側(cè)面的中心安裝一個(gè)所述第二力傳感器，在所述工作臺(tái)面的底端面對(duì)稱地安裝四個(gè)所述第三力傳感器。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，設(shè)該些第三力傳感器感應(yīng)的Z軸方向的力分別為m ，該些第一力傳感器感應(yīng)的x軸方向的力分別為,所述第二力
傳感器感應(yīng)的Y軸方向的力為$,則冗=?ν? + M2 +N3 + N4^Fx = N5 + m=NI ;
X軸方向的彎矩為:MX= M Liy+ M2 L2y+ Wi L3y+ m L4Y，Y軸方向的彎矩為:MY= M
L!x+ hi A L2x+ 2/3 L3x+ J/4 L4X，Z 軸方向的扭矩為:MZ- 3,5 L5y+ //6 L6Y，其中，L1Y、L2Y、L3Y、L4Y、Lix、L2X、L3x λ L4x λ L5y λ L6y為力臂。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述第一力傳感器、第二力傳感器、第三力傳感器分別與計(jì)算單元相連接，其輸出的信號(hào)傳遞給計(jì)算單元，所述計(jì)算單元對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給顯示器，以顯示各方向的力以及力矩值。
[0009]本發(fā)明通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，將力傳感器感應(yīng)到的力值通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸復(fù)雜受力的測(cè)量，該測(cè)量方法不僅易于實(shí)施，且切實(shí)有效。此外，該測(cè)量方法不僅適用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的力學(xué)測(cè)量，還適用于其它軸類零件的力學(xué)測(cè)量，且該測(cè)量方法不僅限于疲勞試驗(yàn)，也可作為普通力的測(cè)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法的主視圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施 例所公開的一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法的俯視圖。
[0012]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_工作臺(tái)面、2-第一傳感器、3-第二傳感器、4-第三傳感器、5-試件。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合本實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行具體、清楚、完整地描述。
[0014]一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法可借助如圖1-2所示的系統(tǒng)實(shí)施，其包括:用于固定安裝試件5 (發(fā)動(dòng)機(jī)主軸)進(jìn)行測(cè)試的工作臺(tái)面1、安裝于工作臺(tái)面I長(zhǎng)度方向的一側(cè)面上第一力傳感器2、安裝于工作臺(tái)面I寬度方向的一側(cè)面上第二力傳感器3以及安裝于工作臺(tái)面I的底端面的第三力傳感器4。
[0015]該復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法的實(shí)施過(guò)程包括以下步驟:
參見圖1-2所示，將試件5的一端垂直地剛性固定設(shè)置于工作臺(tái)面I上的中心位置，優(yōu)選的，在工作臺(tái)面I長(zhǎng)度方向的一側(cè)面的兩端對(duì)稱地安裝兩個(gè)第一力傳感器2，在工作臺(tái)面I寬度方向的一側(cè)面的中心安裝一個(gè)第二力傳感器3，在工作臺(tái)面I的底端面上對(duì)稱地安裝四個(gè)第三力傳感器4;
在工作臺(tái)面I的中心建立直角坐標(biāo)系，三坐標(biāo)分別為沿工作臺(tái)面I長(zhǎng)度方向的X軸、沿工作臺(tái)面I寬度方向的Y軸和垂直于工作臺(tái)面I的Z軸；
在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復(fù)合力，可以運(yùn)用液壓油缸施加復(fù)合
力；
建立數(shù)學(xué)模型，在直角坐標(biāo)系中，設(shè)裝設(shè)于工作臺(tái)面I底端面的四個(gè)第三力傳感器4感應(yīng)的力分別為跖m，裝設(shè)于工作臺(tái)面I長(zhǎng)度方向一側(cè)面的兩個(gè)第一力傳感器2感應(yīng)的力分別為及5、訴，裝設(shè)于工作臺(tái)面I寬度方向一側(cè)面的一個(gè)第二力傳感器3感應(yīng)的力為$ ;
則X軸方向所受的軸向力=疋+訴;
Y軸方向所受的力' Py = Wi ; z軸方向所受的力:冗= Μ+ ?+ ?^ + ?^;
X 軸方向所受的彎矩=Mx= M Liy+ Ni L2y+ m L3Y+ m L4y ；
Y 軸方向所受的彎矩=My= M Lix+ m L2x+ m L3X+ m L4x; z 軸方向所受的扭矩:MZ= m l5Y+ m l6Y+ Ni XO，所以 Mz= m l5Y+ m l6Y ；
其中， L1Y、L2Y Λ L3Y Λ L4Y Λ L1X、L2X Λ L3X、L4X Λ L5Y Λ L6y 為計(jì)算力矩時(shí)各力的力臂。
[0016]各力傳感器可以與計(jì)算單元相連接，其輸出的信號(hào)傳遞給計(jì)算單元，計(jì)算單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給顯示器，以顯示各方向的力以及力矩值。
[0017]本發(fā)明提供的復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，通過(guò)布置合理數(shù)量的力學(xué)傳感器進(jìn)行力學(xué)感應(yīng)以及通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)，將力傳感器感應(yīng)的力通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)試件5所承受的復(fù)合力的測(cè)量。該測(cè)量方法不僅易于實(shí)施，且切實(shí)有效。此外，該測(cè)量方法不僅適用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的力學(xué)測(cè)量，還適應(yīng)于其它的軸類零件的力學(xué)測(cè)量。
[0018]上述【具體實(shí)施方式】，僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)特征，目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)人士能夠據(jù)以實(shí)施，但以上所述內(nèi)容并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將試件的一端固定設(shè)置于工作臺(tái)面上，并在所述工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的一側(cè)面上安裝至少一個(gè)第一力傳感器，在所述工作臺(tái)面寬度方向的一側(cè)面上安裝至少一個(gè)第二力傳感器，在所述工作臺(tái)面的底端面上安裝至少一個(gè)第三力傳感器； (2)在所述工作臺(tái)面的中心建立直角坐標(biāo)系，三坐標(biāo)分別為沿所述工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的X軸、沿所述工作臺(tái)面寬度方向的Y軸和垂直于所述工作臺(tái)面的Z軸； (3)在所述試件的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復(fù)合力； (4)建立數(shù)學(xué)模型，在直角坐標(biāo)系中，設(shè)所述第一力傳感器感應(yīng)的X軸方向的力為 ，所述第二力傳感器感應(yīng)的Y軸方向的力為Fy，所述第三力傳感器感應(yīng)的Z軸方向的軸向力為瓦，則X軸方向的彎矩為:Mx= S XLy，Y軸方向的彎矩為:My=冗XLx，Z軸方向的扭矩為:Mz=U XLy+系XLx，其中，Lx和Ly為力臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，其特征在于，在所述工作臺(tái)面長(zhǎng)度方向的一側(cè)面對(duì)稱地安裝一對(duì)所述第一力傳感器，在所述工作臺(tái)面寬度方向的一側(cè)面的中心安裝一個(gè)所述第二力傳感器，在所述工作臺(tái)面的底端面對(duì)稱地安裝四個(gè)所述第三力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，其特征在于，設(shè)該些第三力傳感器感應(yīng)的z軸方向的力分別為M hH ,該些第一力傳感器感應(yīng)的X軸方 向的力分別為疋、訴，所述第二力傳感器感應(yīng)的Y軸方向的力為E，則€ =m+m+ m + m^Fx = m + m^y = Ni ； X軸方向的彎矩為=Mx= m Liy+ M2 L2y+ m L3Y+ M4 L4y, Y軸方向的彎矩為:MY= MLix+ M2 L2X+ iV3 L3x+ L4X，Z 軸方向的扭矩為:ΜΖ- L5y+ J*/ζ L6Y，其中，L1y、L2y、L3y、L4y、Lix、L2x、L3x、L4x、L5y > L6y為力臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合疲勞試驗(yàn)的測(cè)量方法，，其特征在于，所述第一力傳感器、第二力傳感器、第三力傳感器分別與計(jì)算單元相連接，其輸出的信號(hào)傳遞給計(jì)算單元，所述計(jì)算單元對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給顯示器，以顯示各方向的力以及力矩值。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK104006959SQ201410274065
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】仝寧可, 王述成 申請(qǐng)人:蘇州東菱科技有限公司