一种多场耦合状态下支点矢量变形测试方法

标题：一种多场耦合状态下支点矢量变形测试方法

摘要：一种多场耦合状态下支点矢量变形测试方法，试验件上选择一条变形测试方向的直线，在直线上选择三点作为测量点，分别编号为A、B、C，其中B点为解耦测点，建立数学模型；对机匣每个支板测得的温度、温度梯度，根据一维热、机解耦识别出的参数，需要计算在高温度梯度热、机耦合作用下的热变形、机械变形及总变形；将光纤光栅应变传感器两端用螺丝紧固在待测量的一对支护板上，紧固螺丝时，用仪表监测光纤光栅的波长变化，紧固过程中，光纤光栅波长变化量应根据测量过程中温度的变化情况，保证光纤光栅波长变化不超过2nm。本发明的优点：进一步开展发动机转子支点径向矢量变形测量研究，结合发动机振动响应，分析发动机整机振动。

申请号：CN201410787912.8

申请日：2014/12/17

申请人：中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所

首项权利要求：1.一种多场耦合状态下支点矢量变形测试方法，其特征在于：所述的多场耦合状态下支点矢量变形测试方法，试验件上选择一条变形测试方向的直线，在直线上选择三点作为测量点，分别编号为A、B、C，其中B点为解耦测点，建立数学模型如下：
L＝aT+b△T1+c△T2
式中：L—温度引起的变形；
a—材料线膨胀系数；
T—B点测试温度；
△T1—A、B点间温度差；
△T2—B、C点间温度差；
b、c—待定系数；
测试中，采用改变温度场和外部载荷，得到不同的变形，最终获得多组测试结果，利用最小二乘方法或神经网络和支持向量机法对数据进行拟合，识别出参数a、b、c；
分别测试各支板变形，可测得支点轴心相对于机匣安装边的位移量及方向角；
设支板的变形为Δli，i＝1，2，Λ6；支板得到角度为Δθi, i＝1, 2, Λ6；则支板x向和y向变形为Δxi＝Δlicos(θi), Δyi＝Δlisin(θi), i＝1, 2, Λ6；支点总变形为：
夹角φ＝atan(Δx/Δy)；
由于机匣处于高温度梯度场中，为了研究机匣支点变形中机械变形和温度热变形的比例，对机匣每个支板测得的温度、温度梯度，根据一维热、机解耦识别出的参数，需要计算在高温度梯度热、机耦合作用下的热变形、机械变形及总变形；
光纤光栅高速波长解调仪是基于“衍射体光栅”与“光电转换阵列”的光纤光栅波长解调设备，具有解调速度快，测量精度高和运行稳定的特点；有四个通道，每个通道带宽40nm，单个通道可串接20个光纤光栅，四通道可同时对80个光纤光栅进行波长解调；
传感器的设计：光纤光栅应变传感器是针对热、机耦合场变形测试设计研发的专用传感器，由直径为2mm不锈钢管和带螺纹的两个端头组成；钢管内部有两个光纤光栅，其中，一个光纤光栅两端使用耐高温胶黏剂拉伸固定在钢管两端头椭圆形孔内，另一个光纤光栅一端固定，另一端处在自由不受力状态，用于测量温度；两个光纤光栅尾纤加保护后，从传感器一端输出；
使用安装方法：将光纤光栅应变传感器两端用螺丝紧固在待测量的一对支护板上，紧固螺丝时，用仪表监测光纤光栅的波长变化，紧固过程中，光纤光栅波长变化量应根据测量过程中温度的变化情况，保证光纤光栅波长变化不超过2nm。

专利类型：发明申请