基于接触式高温应变测试试验的涡轮叶片强度分析

基于涡轮叶片实际工况,建立了热-流-固耦合有限元仿真模型,得到了涡轮叶片的温度场、压力场、应力场与应变场。开展了涡轮叶片强度测试试验,试验中根据温度场仿真结果,通过感应加热装置对叶片加热;根据叶片转速计算等效离心载荷,通过液压拉伸试验机对叶片施加等效载荷。基于接触式高温应变测试方法开展了叶片静态应变测量,并通过测量结果与仿真结果的对比,验证了测试方法在涡轮叶片静态高温应变测量中的可行性。

基于夹持粘贴式的光纤光栅传感器力热耦合测试

针对力热耦合环境中对结构件应变测试的准确获取问题,提出一种基于夹持粘贴式与温度补偿解耦的裸光纤光栅传感器应变测试方法。首先,通过有限元分析对比夹持粘贴式、表面粘贴式两种与基材集成方式的应变传递率,两者应变传递率分别为99.47%与95.8%;然后,以光纤胶粘应变传递理论及有限元仿真分析不同标距比对夹持粘贴式光纤光栅传感器应变传递率的影响,发现随着标距比增加,应变传递率逐渐衰减。基于粘贴形式与标距比分析结果,选取标距比为1的夹持式裸光纤光栅与基材粘贴集成为试验件,同时集联一条裸光纤光栅温度传感器,在完成对光纤光栅温度/应变标定测试后,进行100~250℃、3 000με范围内的试验件梯度高温拉伸测试。实验结果表明,利用温度补偿法解耦出光纤光栅传感器测量的应变结果与标准高温应变片结果的平均相对误差最大值为2.26%。该研究结果对高温下光纤光栅传感器应变测量与集成的工程应用具有一定参考意义。

热结构高温应变光学测量技术发展探讨

高速飞行器热结构的高温应变测量问题是目前制约热结构发展的瓶颈问题。热结构多采用陶瓷基复合材料,该类材料具有热膨胀系数小和弹性模量大的特性,工作环境温度高于一般的金属材料和有机复合材料,因此热结构的应变测试需要适应更高的温度状态,与此同时,还需要有更高的应变测试精度、更高的应变测试分辨率以及十分精确的热力解耦。近几年,高温光纤传感、高温数字图像为代表的先进光学测量技术的发展,为在航天工程上突破高温应变测量问题打下了基础。本文关注于高温应变光学测量领域最新的技术发展,并对后续的发展方向给出思考和建议。

复合材料热结构高温应变测量技术发展现状与途径

复合材料热结构的高温应变测量是目前制约相关地面试验验证的瓶颈问题。热结构多采用陶瓷基复合材料,该类材料具有热膨胀系数小和各向异性的特性,工作环境温度高于以往的普通金属材料和有机复合材料,因此热结构的应变测试需要适应苛刻的高温使用状态。与此同时,还需要满足较高的应变测试精度、测试分辨率以及十分精确的热力解耦。在对该领域研究现状进行系统梳理的基础上,对应变测试的不同技术途径进行了分析总结,提出了本领域研究的后续发展思路。

核电厂重要仪表管线振动疲劳测试与治理

本文关注的核电厂重要仪表管线集中在常规岛内的主要蒸汽管道上,承担着监测蒸汽压力的功能。根据经验反馈,已发生过多起振动原因导致此类仪表管线断裂事件,导致机组非计划停机,直接影响到核电厂的安全性及经济效益。为评估此类管线的振动疲劳性能以及制定相应治理措施,首先采用振动测试技术获得振源的特性,其次应用高温应变试验技术测量管线的振动交变应力,确定结构强度薄弱位置;基于结构动力学知识,根据管线的应力分布情况及结构特性,并结合现场布局制定振动治理措施;最终采用有限元方法验证了改造方案的效果。测试结果与有限元计算结果吻合完好,表明振动治理措施效果明显,改造后管线启机过程中未发生断裂。本文采用的方法具有结果准确、效果明显的优点,可以为重要仪表管线的振动治理提供参考。