在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)變測量領(lǐng)域，金屬葉片的高溫動(dòng)態(tài)應(yīng)變監(jiān)測長期存在技術(shù)挑戰(zhàn)。其關(guān)鍵難點(diǎn)在于，鈦合金與鎳基高溫合金葉片在服役工況下表面溫度可達(dá)600-900°C，常規(guī)電阻應(yīng)變片因基底材料耐溫極限與膠層蠕變失效難以穩(wěn)定工作，且引線布置對(duì)高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的信號(hào)傳輸可靠性構(gòu)成嚴(yán)峻考驗(yàn)。同時(shí)，金屬葉片表面經(jīng)過精密拋光或涂層處理后具有高度鏡面反射特性，入射激光易產(chǎn)生鏡面反射而非漫反射，導(dǎo)致激光散斑干涉與數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)無法形成穩(wěn)定的隨機(jī)散斑場，全場應(yīng)變測量信噪比急劇惡化。此外，葉片在離心載荷與氣動(dòng)載荷耦合作用下呈現(xiàn)大梯度彎曲-扭轉(zhuǎn)變形，應(yīng)變集中區(qū)域往往位于前緣與葉根等曲率突變部位，傳統(tǒng)單點(diǎn)測量手段空間分辨率不足，難以捕捉完整的應(yīng)變場演化規(guī)律，且高頻振動(dòng)模態(tài)下的應(yīng)變幅值微小，對(duì)測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與抗干擾能力提出了極高要求。

近日，我司聯(lián)合某航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院，基于VSM4000-SCAN-3D三維掃描高溫激光測振儀，開展了某壓氣機(jī)葉片的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場測量。在不破壞葉片表面氣動(dòng)型面與涂層完整性的前提下，利用激光多普勒測振與自混合干涉技術(shù)，通過測量表面微區(qū)振動(dòng)位移梯度間接重構(gòu)全場應(yīng)變張量，結(jié)合相位解包裹與主應(yīng)變方向識(shí)別算法，成功獲取了彎曲應(yīng)變及應(yīng)變集中區(qū)域分布，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜曲面金屬葉片應(yīng)變測量的非接觸、無損傷技術(shù)突破，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的模態(tài)驗(yàn)證、強(qiáng)度校核與疲勞壽命評(píng)估提供了關(guān)鍵試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

測試現(xiàn)場

測試結(jié)果：

一階頻率：155.28HZ,阻尼比：5.39%

位移控制點(diǎn)位移：0.2032mm ,應(yīng)變片位置所在點(diǎn)的應(yīng)變：3.584με

位移控制點(diǎn)的位移折合為1mm,應(yīng)變片位置所在點(diǎn)的應(yīng)變：17.64με

Julight公司應(yīng)變計(jì)算軟件：

應(yīng)變片位置對(duì)應(yīng)的顯示值為：18.92με

和應(yīng)變片測量值的誤差為：7.26%

Julight的VSM4000-SCAN-3D三維掃描高溫激光測振儀廣泛應(yīng)用于3D非接觸振動(dòng)測量，汽車、航空航天和機(jī)械工業(yè)模態(tài)分析等，如需了解激光測振儀更多應(yīng)用歡迎關(guān)注西安儀集科技。

審核編輯 黃宇