高低周复合载荷加载控制技术研究

发布时间：2022-02-18 15:41

　　某涵道尾桨疲劳寿命认定试验中,要对尾桨施加2种载荷,分别是沿叶身展向的低周离心力载荷和垂直于叶身的高周气动力载荷。这2种载荷需要同步协调加载,每一种载荷具有不同的幅值和频率,使用传统的单一设备,很难实现这2种载荷的同时加载。因此,经过分析,提出了利用2种设备分别施加高周载荷和低周载荷的方法,2种设备之间通过外部触发信号来实现2种载荷的同步协调加载。通过研究和试验,证明该方法切实可行,满足试验要求。 

【文章来源】：工程与试验. 2020,60(01)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

高周循环载荷加载控制示意图

载频率为91.82Hz，远远超过了一般液压作动缸的加载频率，因此无法使用液压作动缸加载这一方案。经过研究分析，采取的试验方案为将力载荷经过标定后，转化为位移量载荷，通过电磁振动台施加位移载荷，从而达到气动力载荷施加的目的。该技术方案不仅满足气动载荷施加的频率要求，而且解决了电磁振动台在施加力载荷时无法施加中值载荷的问题。振动控制仪作为控制器，电磁振动台作为执行机构，加速度传感器采集到的加速度信号经过两次积分，得到位移量，该位移量作为反馈，从而实现一个闭环控制。图4为高周载荷加载示意图，图5为试验现场加载实物。图4高周循环载荷加载控制示意图图5试验现场加载实物调试结果表明，此方法能够将高周循环载荷准确施加至尾桨叶片上，加载过程平稳可靠，加载精度满足试验要求。2.3同步协调加载研究两种载荷的同步协调加载，利用两种控制器所带的相应的输入输出接口，通过触发的方式来实现，具体如图6所示。（a）输出（b）信号转换（c）接收图6同步连接图振动控制仪的辅助输出端在试验开始时，会输出一个和驱动信号具有同样大小和频率的电压信号，此电压信号可以作为高低电平触发信号，提供给触发继电器。软件设置如图7所示。图7同步信号输出设置(下转第144页)

No.12020张伟，等：高低周复合载荷加载控制技术研究·103·液压作动缸的加载频率。因此，考虑采用传统的结构静强度试验加载方法，进行低周循环载荷的施加。使用MOOG协调加载控制系统作为控制器，常规液压作动缸作为加载执行机构，力载荷传感器作为反馈信号源，形成闭环控制，达到低周循环载荷的准确施加。图1为低周载荷加载控制示意图，图2为试验现场加载实物图，图3为调试结果。图1低周循环载荷加载控制示意图图2试验现场加载实物图3低周循环载荷加载调试调试结果表明，此方法能够准确将低周循环载荷施加至试验件上，加载过程平稳，载荷加载准确，控制精度满足试验要求。2.2高周载荷加载控制尾桨叶片在涵道内以额定转速5509r/min高速旋转时，会受到来自于空气的定常气动力。经过计算，该气动力大小为99.11N；同时由于涵道支撑定子的干涉作用，该气动力会产生一个周期性的变化，经过计算，该力的变化幅值为16.84N；额定转速对应的变化频率为91.82Hz。这一周期性变化的气动力即为高周循环载荷。高周循环载荷的载荷谱如表2所示。表2高周循环载荷谱载荷中值（N）载荷幅值（N）最大载荷（N）最小载荷（N）加载频率（Hz）99.1116.84115.9582.2891.82其中，载荷中值为高周循环载荷的起始载荷，高周循环载荷在此中值的基础上，以一定的载荷幅值进行高周循环。高周循环载荷的加载频率为91.82Hz，远远超过了一般液压作动缸的加载频率，因此无法使用液压作动缸加载这一方案。经过研究分析，采取的试验方案为将力载荷经过标定后，转化为位移量载荷，通过电磁振动台施加位移载荷，从而达到气动力载荷施加的目的。该技术方案不仅满足气动载荷施加的频率要求，而且解决了电磁振动台在施加力载荷时无法施加?

【参考文献】：
期刊论文
[1]合金材料高低周复合疲劳寿命研究[J]. 刘红彬,黄维娜,陈伟.  航空动力学报. 2014(01)



本文编号：3631098