一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统与流程

本公开涉及发动机领域，尤其涉及一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统。

背景技术：

1、重量是航空发动机一个重要的参数，它关系到发动机性能的优劣，并且直接影响飞机性能，因此在航空发动机设计过程中，需要对各部件重量进行严格控制。为实现重量目标，轻质合金、轻量化结构、增材制造等新材料、新结构、新工艺技术在航空发动机上得到了应用，如增材制造空心叶轮等构件。

2、增材制造技术的出现突破了传统切削加工方式的限制，航空发动机设计工程师可以根据设计目标和设计要求设计更加复杂的结构，甚至于带有复杂加强筋的空心密闭结构，以达到减轻设计重量的目标。但是，对于增材制造复杂空心叶轮服役期间损伤识别问题，传统的无损检测方法在检测精度和检测效率方面，难于适应工程要求。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统，用于对空心叶轮进行破损检测，确定破损位置以及破损程度。

2、为了实现上述目的，本公开提供了一种空心叶轮内部损伤定位方法，包括：

3、获取空心叶轮对多个力学激励信号的振动响应信号，多个所述力学激励信号施加在所述空心叶轮的不同部位；

4、基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个所述振动模态确定所述空心叶轮的曲率模态振型；

5、若所述空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定所述振动模态对应的所述力学激励信号在所述空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。

6、与现有技术相比，本公开提供的空心叶轮内部损伤定位方法中，可以获取空心叶轮对多个力学激励信号的振动响应信号，并且多个力学激励信号施加在空心叶轮的不同部位；保证对空心叶轮进行无死角的检测，从而保证损伤检测的全面性，进而基于多个力学激励信号的振动响应信号，获得对应的振动模态；若曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定振动模态对应的力学激励信号在空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。基于此，本公开示例性实施例提供的空心叶轮内部损伤定位方法在对空心叶轮进行检测时，可以通过对空心叶轮的多个部位施加力学激励信号，并根据不同部位的振动响应信号获得对应的振动模态，进而将不同部位的曲率模态振型与预设曲率模态振型进行对比，从而快速的确定与预设曲率模态振型不符的曲率模态振型，并快速的基于振动模态对应的力学激励信号在空心叶轮中进行定位，确定内部损伤位置。可见，本公开示例性实施例可以在避免对空心叶轮产生二次损伤的情况下，采用简单的方法就可以对破损空心叶轮进行判断并且快速定位破损区域，在适应工程要求的情况下，保证了检测精度的同时提升了检测效率。

7、本公开还提供了一种空心叶轮内部损伤定位装置，包括：

8、激励模块，用于获取空心叶轮对多个力学激励信号的振动响应信号，多个所述力学激励信号施加在所述空心叶轮的不同部位；

9、确定模块，用于基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个所述振动模态确定所述空心叶轮的曲率模态振型；

10、所述确定模块还用于若所述空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定所述振动模态对应的所述力学激励信号在所述空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。

11、与现有技术相比，本公开提供的空心叶轮内部损伤定位装置具有的有益效果与上述技术方案提供的空心叶轮内部损伤定位方法的有益效果相同，在此不做赘述。

12、本公开还提供了一种空心叶轮内部损伤定位系统，包括：

13、响应信号采集组件和本公开示例性实施例所述方法所述的空心叶轮内部损伤定位装置；

14、所述响应信号采集装置与所述空心叶轮内部损伤定位装置电连接。

15、与现有技术相比，本公开提供的空心叶轮内部损伤定位系统具有的有益效果与上述技术方案提供的空心叶轮内部损伤定位方法的有益效果相同，在此不做赘述。

技术特征：

1.一种空心叶轮内部损伤定位方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个所述力学激励信号对应的多个振动模态，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于多个所述力学激励信号和对应的振动响应信号，获得对应的固有振动特性，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述振动响应信号包括空心叶轮加速度信号和空心叶轮应变信号中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述结构初始信号传递函数基于空心叶轮结构的整体刚度矩阵、整体质量矩阵和固有振动频率确定。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述自由振动特性函数包括振动响应信号与所述空心叶轮初始信号的加和特性，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述振动响应信号确定位移振动模态，所述方法还包括：

8.一种空心叶轮内部损伤定位装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种空心叶轮内部损伤定位系统，其特征在于，包括：响应信号采集组件和权利要求8所述的空心叶轮内部损伤定位装置；

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述响应信号采集组件包括应变力检测单元和加速传感组件中的至少一种；

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，当所述响应信号采集组件包括应变力检测单元时，所述应变力检测单元包括固定在空心叶轮不同部位的应变片；

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括激励信号采集装置；所述激励信号采集装置包括力学传感组件；

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述力学传感组件包括力学传感器以及电荷放大器；

技术总结
本公开公开一种空心叶轮内部损伤定位方法及空心叶轮内部损伤定位系统，包括：获取空心叶轮的多个力学激励信号的振动响应信号，多个力学激励信号施加在空心叶轮的不同部位；基于多个力学激励信号的振动响应信号，确定多个力学激励信号对应的多个振动模态，基于多个振动模态确定空心叶轮的曲率模态振型；若空心叶轮的曲率模态振型与预设曲率模态振型不匹配，确定振动模态对应的力学激励信号在空心叶轮的施加位置为内部损伤位置。可见，本公开示例性实施例可以在空心叶轮未发生宏观破坏或外表面未产生裂纹的情况下，采用简单的方法就可以对空心叶轮的完整性进行判断并且快速定位破损区域，在适应工程要求的情况下，保证了检测精度的同时提升了检测效率。

技术研发人员：丁拳,纪福森,周稳静
受保护的技术使用者：中国航空发动机研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15