一种航空发动机的轴类部件载荷标定方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及结构强度试验技术领域，特别是涉及一种航空发动机的轴类部件载荷标定方法及航空发动机的轴类部件载荷标定系统。
【背景技术】
[0002]发动机轴类部件受力复杂，试验中主要考核的有主扭矩、轴向力、振动扭矩和旋转弯矩载荷，试验载荷都是间接施加到试验件上的。虽然从试验器机械设计角度，尽量减少载荷之间的相互干扰，但是在高频载荷作用下，受到加载执行机构惯性力、试验器材料缺陷不均匀、装配工差不均匀及自重等因素的影响，无法得到四种载荷传递到试验件上的各个载荷真实值，以及相应加载作动筒输出力的关系。这对试验载荷的准确加载带来了许多问题。
[0003]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种航空发动机的轴类部件载荷标定系统来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种航空发动机的轴类部件载荷标定方法，所述航空发动机的轴类部件载荷标定方法包括:步骤1:预设试验目的，并根据预设试验目的设定不同载荷条件下的预设加载载荷；步骤2:分别通过试验方法以及计算分析方法获取待测轴类部件在不同载荷条件的预设加载载荷下的应力和应变值，并通过计算分析方法以及试验方法获得的各个载荷条件下的应力和应变值求得相对应的载荷条件下的载荷修正系数；步骤3:通过各个载荷修正系数来修正不同载荷条件下的预设加载载荷，从而得到不同载荷条件下的修正加载载荷；步骤4:为待测轴类部件同时加载各个不同载荷条件下的修正加载载荷，分别通过试验方法以及计算分析方法获取待测轴类部件在各个修正加载载荷共同作用下的应力和应变值，并判断通过试验方法获取的待测轴类部件的应力应变值与所述计算分析方法获取的待测轴类部件的应力和应变值是否在预设误差S Δ之内，若是，则结束标定；若否，则进行下一步；步骤5:重复所述步骤2至所述步骤4，直至所述步骤4中的判断结果为是。
[0006]优选地，所述步骤I中的不同载荷条件具体包括:主扭矩载荷条件、轴向力载荷条件、振动扭矩载荷条件和旋转弯矩载荷条件。
[0007]优选地，所述计算分析方法包括解析法以及有限元法；两者之间采用如下方法进行方法选择:判断所述待测轴类部件的横截面的几何形状是否规则，且在所述试验方法进行试验时测试点上是否具有各种应力集中因素，若否，则选用解析法；若是，则选用有限元法。
[0008]优选地，所述步骤2中的通过计算分析方法以及试验方法获得的不同应力和应变值求得相对应的载荷条件下的载荷修正系数具体为:
[0009]δ k — ε kFEA/ ε kTEST — σ kFEA/ σ kTEST；
[0010]其中Sk为第k载荷条件的载荷修正系数；k= 1、2、3、4分别代表主扭矩载荷条件、轴向力载荷条件、振动扭矩载荷条件和旋转弯矩载荷条件；okFEA和ε kFEA分别为加载第k载荷条件通过计算分析方法获得的应力和应变值；σ kTES#P ε kTEST分别为加载第k载荷条件通过试验方法获得的应力和应变值。
[0011]优选地，所述步骤3中的通过各个载荷修正系数来修正不同载荷条件下的预设加载载荷，从而得到不同载荷条件下的修正加载载荷的步骤具体为:FkIN= δ kXFk，其中FkIN为加载第k载荷条件的修正加载载荷；Fk为加载第k载荷条件的预设加载载荷；k = 1、2、
3、4分别代表主扭矩载荷条件、轴向力载荷条件、振动扭矩载荷条件和旋转弯矩载荷条件。
[0012]优选地，所述预设误差具体为:δΛ = (ε eqFEA- ε eqTEST) ε eqFEAX 100 % =(O Jea- O eqTEST) σ eqFEAX 100%。其中δ Λ为同时加载各个不同载荷条件下的误差；σ ^^和ε eqFEA分别为同时加载各个不同载荷条件下通过计算分析方法获得的等效应力和等效应变值；O^est和ε eqTEST分别为同时加载各个不同载荷条件下通过试验方法获得的等效应力和等效应变值。
[0013]本发明还提供了一种航空发动机的轴类部件载荷标定系统，所述航空发动机的轴类部件载荷标定系统用于如上所述的航空发动机的轴类部件载荷标定方法，所述航空发动机的轴类部件载荷标定系统包括:加载装置，所述加载装置用于为待测轴类部件进行加载载荷；标定装置，所述标定装置与所述加载装置连接，所述标定装置用于为待测轴类部件进行载荷的重复标定，并反馈给加载装置，使加载装置改变所加载载荷；测量装置，所述测量装置设置在待测轴类部件上，所述测量装置用于测量加载在待测轴类部件的载荷的大小。
[0014]优选地，所述标定装置包括:数据采集单元，所述数据采集单元分别与所述加载装置以及测量装置连接，所述数据采集单元用于采集所述加载装置以及所述测量装置的数据；控制单元，所述控制单元与所述数据采集单元以及加载装置连接，所述控制单元用于根据数据采集单元所采集的数据向所述加载装置下达动作指令。
[0015]优选地，所述数据采集单元包括:信号接收模块，所述信号接收模块用于接收所述加载装置以及所述测量装置的数据；测试控制模块，所述测试控制模块用于实时计算载荷值，并将载荷值实时传递给控制单元。
[0016]在本发明的航空发动机的轴类部件载荷标定系统中，首先进行每个分载荷的标定，继而再标定各个载荷共同加载的标定，从而相对于现有技术，具有可操作性强、自动化程度高、通用性强，提高了航空发动机主轴类试验复杂载荷的加载精度。
【附图说明】
[0017]图1是本发明一实施例的航空发动机的轴类部件载荷标定方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0019]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0020]图1是本发明一实施例的航空发动机的轴类部件载荷标定方法的流程示意图。
[0021]如图1所示的航空发动机的轴类部件载荷标定方法包括:
[0022]步骤1:预设试验目的，并根据预设试验目的设定不同载荷条件下的预设加载载荷；具体地，步骤I中的不同载荷条件具体包括:主扭矩载荷条件、轴向力载荷条件、振动扭矩载荷条件和旋转弯矩载荷条件。
[0023]步骤2:分别通过试验方法以及计算分析方法获取待测轴类部件在不同载荷条件的预设加载载荷下的应力和应变值，并通过计算分析方法以及试验方法获得的各个载荷条件下的应力和应变值求得相对应的载荷条件下的载荷修正系数；
[0024]步骤3:通过各个载荷修正系数来修正不同载荷条件下的预设加载载荷，从而得到不同载荷条件下的修正加载载荷；
[0025]步骤4:为待测轴类部件同时加载各个不同载荷条件下的修正加载载荷，分别通过试验方法以及计算分析方法获取待测轴类部件在各个修正加载载荷共同作用下的应力和应变值，并判断通过试验方法获取的待测轴类部件的应力和应变值与所述计算分析方法获取的待测轴类部件的应力和应变值是否在预设误差S Δ之内，若是，则结束标定；若否，则进行下一步；
[0026]步骤5:重复所述步骤2至所述步骤4，直至所述步骤4中的判断结果为是。
[0027]在上述中，预设误差δ Δ的取值范围在3%至10%之间取值，其具体取值可以通过试验所需精度、以及试验具体要求而定。
[0028]具体地，上述步骤中的计算分析方法包括解析法以及有限元法；两者之间采用如下方法进行方法选择:
[0029]判断待测轴类部件的横截面的几何形状是否规则，且在试验方法进行试验时测试点上是否具有各种应力集中因素，若否，则选用解析法；若是，则选用有限元法。
[0030]所述步骤2中的通过计算分析方法以及试验方法获得的不同应力和应变值求得相对应的载荷条件下的载荷修正系数具体为:
[0031]δ k — ε kFEA/ ε kTEST — σ kFEA/ σ kTEST；
[0032]其中Sk为第k载荷条件的载荷修正系数；k= 1、2、3、4分别代表主扭矩载荷条件、轴向力载荷条件、振动扭矩载荷条件和旋转弯矩载荷条件；okFEA和ε kFEA分别为加载第k载荷条件通过计算分析方法获得的应力和应变值；σ kTES#P ε kTEST分别为加载第k载荷条件通过试验方法获得的应力和应变值。
[0033]所述步骤3中的通过各个载荷修正系数来修正不同载荷条件下的预设加载载荷，从而得到不同载荷条件下的修正加载载荷的步骤具体为:FkIN= δ kXFk，其中FkIN为加载第k载荷条件的修正加载载荷；Fk为加载第k载荷条件的预设加载载荷；k = 1、2、3、4分别代表主扭矩载荷条件、轴向力载荷条件、振动扭矩载荷条件和旋转弯矩载荷条件。
[0034]所述预设误差具体为:δΛ = ( ε ε e；EST) ε: X 100 % = (σ σ:τ)σ^ΕΑχιοο%。其中δΛ为同时加载各个不同载荷条件下的误差；σ JeIp ε Jea分别为同时加载各个不同载荷条件下通过计算分析方法获得的等效应力和等效应变值；σ eqTEST和ε eqTEST分别为同时加载各个不同载荷条件下通过试验方法获得的等效应力和等效应变值。
[0035]在上述描述中，等效应力能够由应力通过公式求得。可以理解的是，该公式为公知的。为了叙述方便，在此列出