一种异型结构件变形角度和形心位移测试方法

标题：一种异型结构件变形角度和形心位移测试方法

摘要：一种异型结构件变形角度和形心位移测试方法，在试验件转动截面上布置4个位移传感器，即可同时确定试验件截面的变形角度和形心位移；而仅测试变形角度时，采用2个位移传感器即可；a)角度测量方法：确定两个位移传感器的相对位置，则通过几何关系可以确定转动角度θ：b)叶片形心位移测量方法：由于分解为平动和扭转，因此平动后，扭转中心O″不随纯扭转而发生变化；仅需要根据试验件截面的位置，合理布置位移传感器，并确定传感器之间的相对位置，即可得到构件截面的变形角度和形心位移。本发明的优点：测试发动机叶片或螺旋桨桨叶等异型结构件截面的变形角度和形心位移，测试方法对设备无特殊要求，试验安装、测试简单易行。

申请号：CN201310616141.1

申请日：2013/11/27

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：1.一种异型结构件变形角度和形心位移测试方法，其特征在于：所述的异型结构件变形角度和形心位移测试方法，在试验件转动截面上布置4个位移传感器，即可同时确定试验件截面的变形角度和形心位移；而仅测试变形角度时，采用2个位移传感器即可；
a)角度测量方法：
对于异型构件，其形状不规则，没有合适的基准平面用于安装传感器，两个位移传感器的初始测试位置不必在同一基准面上，而可将另一个位移传感器安装在任意位置，仅需确定两个位移传感器的相对位置，则通过几何关系可以确定转动角度θ：
tg(θ)=(y1-y2+d(1-1/cos(θ)))/D???(2)
式中，θ——被测面转动角度，单位°；
Ly——E、F处位移之差，单位mm；
D——E、F之间位移传感器测试方向间距，单位mm；
d——E、F之间位移传感器垂直方向间距，单位mm；
y1、y2——被测面转动后，在E、F处y方向的位移，单位mm；
b)叶片形心位移测量方法：
异型构件在扭转过程中，结构件截面的形心会随着载荷的变化而出现位移，小变形情况下，形心位移可以认为在以扭转方向为法向的平面内，ABCD为被测截面，形心为O，扭转后A″B″C″D″的形心为O″；将扭转分解为平动和纯扭转两个部分；A′B′C′D′和A″B″C″D″，O″相对于O在x、y方向的位移为dx、dy，即形心位移；4个位移传感器分别测试ABCD对称位置上x、y方向的位移，分别为x1、x2、y1、y2，x1与x2、y1与y2分别中心对称；
首先确定y方向的位移：由于分解为平动和扭转，因此平动后，扭转中心O″不随纯扭转而发生变化，因此位移传感器的位移表示为：
y1＝dy＋y′1???(3)
y2＝dy＋y′2???(4)
如果仅发生A′B′C′D′到A″B″C″D″的纯扭转，y′1和y′2绝对值相同，符号相反，则，dy＝(y1＋y2)/2；但是，由于平动后，y1和y2两个位移传感器相对与形心也产生dx的位移，则有：
y′1＝-y′o+dxtan(θ)???(5)
y′2＝y′o+dxtan(θ)???(6)
式中，y′o——仅发生纯扭转时，y1或y2的位移绝对值，单位mm；
将公式(5)和(6)代入公式(3)和(4)，得到：
dy＝(y1＋y2)/2-dxtan(θ)???(7)
同理可得：
dx＝(x1＋x2)/2-dytan(θ)???(8)
联立公式(7)和(8)，可得：
变形角度测量和形心位移测量方法均不依赖于构件的形状，只要求试验件截面为刚性转动即可，仅需要根据试验件截面的位置，合理布置位移传感器，并确定传感器之间的相对位置，即可得到构件截面的变形角度和形心位移。

专利类型：发明申请