航空发动机和传动系统中电阻应变测试技术应用研究

摘要

为了提高航空发动机和传动系统的寿命、可靠性和维修性，根据有关规范的规定，研制的发动机和传动系统或它的部件，需要进行数十项的静力试验与疲劳试验。在这些试验过程中不可避免地要进行应变测试分析。在直升机试飞中测量各零部件的载荷，以分析系统的可靠性、安全性，是飞机实际使用前必须进行的一个重要环节。
　　航空发动机和直升机传动系统中的各类零部件结构复杂，在实际工作中往往承受多种载荷，零部件的强度对于飞行安全有着至关重要的影响。因此，确认零部件在实际飞行中的实际载荷谱，并与零部件试验寿命相结合，得到各零部件的飞行使用寿命，从而为寿命管理和改进改型提供依据，具有非常重要的意义。而要达到这一目的，对这类零件进行应变测试和分析，是非常必要的。
　　由于各类零部件结构与受载情况复杂，导致测试和分析难度大。必须探索一种有效的方法，以保证测试和分析的正确性和准确性。本文着重就直升机传动系统和航空发动机中的关键、重要部件的应变测试方法进行论述。
　　使用标准的应变计安装方法、先进的防护技术，合理的利用惠斯登电桥，采用各种的灵敏系数修正方法，准确的得到应变测试结果;使用各种应变测试电桥，确定载荷—应变关系，得到零部件试验和飞行应力、应变、载荷实测结果;使用四参数S—N曲线，将零部件的疲劳试验结果和飞行测试数据相结合，确定各零部件的寿命。
　　使用应变测试技术，可以研究航空发动机及直升机传动系统构件的受载状况;测试航空发动机及直升机传动系统构件的应变，了解其应力分布，研究构件局部的应力集中情况;对原型机和测仿改进型构件进行应变测量和对比，为强度设计提供优化依据;通过试验结果与计算结果的对比，验证设计的合理性和正确性;对飞行载荷进行测试，得到飞行载荷谱，并结合疲劳试验结果，得到各构件的寿命，为寿命管理提供依据。

目录

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摘要

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附表索引

第1章 绪论

1．1 学术背景

1．2 理论与实际意义

1．3 文献综述

1．4 主要研究内容

第2章 常用应变计和应变测试电桥

2．1 应变计的构造

2．1．1 应变计的定义

2．1．2 应变计的构造

2．1．3 应变计分类

2．1．4 应变计的工作原理

2．1．5 应变计的工作特性

2．1．6 应变测试桥路原理

2．2 常用应变计类型的选择

2．2．1 常用的应变测试桥路

2．2．2 轴向力N的测定

2．2．3 弯矩Mx的测定

2．2．4 扭矩Mz的测定

2．2．5 剪力Fx的测定

2．3 应变—应力的转换方法

2．3．1 单向应变转换

2．3．2 轴向应变转换

2．3．3 弯曲应变转换

2．3．4 扭转应变转换

2．3．5 剪切应变转换

2．4 本章小结

第3章 应变测试的应用

3．1 应变计的安装方法

3．1．1 应变计和接线端子片的安装工艺(加温固化)

3．1．2 应变计和接线端子片安装工艺(室温固化)

3．1．3 应变计安装质量检验

3．1．4 应变计引出线焊接

3．1．5 导线的固定

3．1．6 应变计的粘贴防护工艺

3．1．7 应变桥路补偿方法

3．1．8 常规误差修正方法

3．1．9 常用的测试电桥的选取

3．2 某型主旋翼轴试验应变测试

3．2．1 概述

3．2．2 应变计的粘贴

3．2．3 应变数据标定

3．2．3 标定数据的分析

3．2．4 轴向力应变的分析

3．3 某型万向节环组件试验应变测试

3．3．1 概述

3．3．2 贴片部位

3．3．3 粘贴应变计

3．3．4 应变测量

3．3．5 测试结果处理

3．4 高速旋转的应变测量

3．4．1 概述

3．4．2 应变计选择和温度补偿

3．4．3 涡轮盘贴片部位

3．4．4 使用应变胶和粘贴工艺

3．4．5 应变计的引线与防护

3．4．6 引电器

3．4．7 应变测量

3．4．8 分析与结论

3．5 关于某尾桨轴应变测量和数据处理

3．5．1 概述

3．5．2 尾桨轴贴片部位

3．5．3 应变测量

3．5．4 应变测量结果处理

3．5．5 使用标定系数预测载荷

3．6 本章小结

第4章 应变测试在某尾减机匣寿命预测中的应用

4．1 疲劳寿命原理

4．1．1 四参数S-N曲线确定寿命

4．1．2 平均应力应变修正

4．1．3 损伤累计法则

4．1．4 使用疲劳曲线

4．2 确定贴片位置

4．2．1 简化计算

4．2．2 确定应变计安装位置

4．2．3 确定应变测试点

4．3 确定试验载荷

4．3．1 某型号尾减机匣疲劳试验载荷谱的确定方法

4．3．2 确定初步试验载荷

4．3．3 按照材料疲劳曲线调整试验载荷的原理

4．3．4 确定试验载荷

4．4 寿命计算方法

4．4．1 多次疲劳试验结果

4．4．2 疲劳试验结果分析

4．4．3 飞行现场寿命管理

4．4．4 尾减机匣寿命计算

4．5 本章小结

第5章 应变测试总结

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢