高温动应力测量技术简析

■ 王乐 周军 鞠新 / 中国航发涡轮院

为了确定涡轮叶片在工作状态下的动应力水平，必须开展各极端使用状态下航空发动机及其零部件的动应力测量。

航空发动机的热端部件（尤其是涡轮叶片根部等处）承受着高温、高转速、复杂气动激振力和较大离心载荷复合作用，容易发生断裂故障,从而导致发动机和飞机严重事故。随着低周循环疲劳基础试验技术水平的提升,发动机涡轮叶片主要失效模式已由传统的静强度失效转为振动疲劳失效,而为了确定涡轮叶片在工作状态下的动应力水平,除数值仿真之外,还必须进行动应力的测量。与此同时，高温、高转速等因素对动应力的测量技术提出了极高的要求，需要根据测试对象的工作环境选择合适的高温应变计，须采用点焊或高温固化处理提高安装的可靠性，并采用专用高温线进行连接，还需要同时进行各测点应力和温度分布测量并进行修正。

高温动应力测量技术概况

应力最大的位置通常是测试对象容易产生裂纹的地方。根据材料力学原理，金属材料在外部载荷作用下，几何形状和尺寸会发生变形，通常用长度的相对变化率——应变来表征变形的大小。在金属材料的屈服应力以下的弹性范围内，外部载荷产生的应力与材料应变成线性关系。因此，可通过采用测量故障点的应变值计算得到应力值。根据测量方式不同，高温动应力测量可分为接触式和非接触式。……