(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210810938.4 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 中国飞机强度研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二 路3号 (72)发明人 曹明红　王彬文　何石　李凯翔　 白春玉　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 王伟立 (51)Int.Cl. G01N 3/32(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01M 7/02(2006.01) B64F 5/60(2017.01) (54)发明名称 一种飞机金属材料振动疲劳特性测试装置 及测试方法 (57)摘要 本申请提供一种飞机金属材料振动疲劳特 性测试装置及测试方法， 该测试装置包括： 用于 向金属试棒提供振动所需驱动力的振动台， 该振 动台与金属试棒的一端固定连接； 固定设置在金 属试棒非固定支撑一端的圆柱形配重块， 配重块 的圆柱面至少具有一个平行于金属试棒轴线的 通槽， 通过调节 配重块的重量能够获得满足金属 试棒振动疲 劳特性的一阶拉伸频率； 与通槽数量 相同的限位块， 该限位块具有平行于金属试棒轴 向且适配通槽的凸条， 通过凸条与通槽的配合实 现金属试棒在振动拉伸时的防扭转。 通过本申请 的测试装置可以开展航空发动机典型金属材料 的超高周常规拉压疲劳试验研究， 获得金属材料 的轴向拉压超高周振动疲劳S ‑N曲线参数。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114878375 A 2022.08.09 CN 114878375 A 1.一种飞机金属材 料振动疲劳特性测试装置， 其特 征在于， 所述测试装置包括： 用于向金属试棒 （4） 提供振动所需驱动力的振动台 （1） ， 所述振动台 （1） 与所述金属试 棒 （4） 一端的固定连接； 固定设置在所述金属试棒 （4） 非固定支撑一端的圆柱形配重块 （3） ， 所述配重块 （3） 的 圆柱面至少具有一个平行于所述金属试棒轴线的通槽 （31） ， 通过调节所述配重块 （3） 的重 量能够获得满足金属试棒振动疲劳特性的一阶拉伸频率； 与所述通槽 （31） 数量相同的限位块 （2） ， 所述限位块 （2） 具有平行于所述金属试棒 （4） 轴向且适配所述通槽 （31） 的凸条 （25） ， 通过所述凸条 （25） 与所述通槽 （31） 的配合实现所述 金属试棒 （4） 在振动拉伸时的防扭转。 2.如权利要求1所述的飞机金属材料振动 疲劳特性测试装置， 其特征在于， 所述金属试 棒 （4） 的尺寸与规格根据金属拉伸试样标准制作。 3.如权利要求2所述的飞机金属材料振动 疲劳特性测试装置， 其特征在于， 所述振动台 （1） 包括多个具有螺纹孔结构的固定柱 （11） ， 所述固定柱 （11） 自所述振动台 （1） 的中心呈散 射状分布， 所述金属试棒 （4） 与中心位置的所述固定柱 （1 1） 通过螺纹结构 （41） 固定连接 。 4.如权利要求3所述的飞机金属材料振动 疲劳特性测试装置， 其特征在于， 所述限位块 （2） 呈直角三角形， 包括直角底边 （21） 、 直角竖边 （22） 及斜边 （23） ， 所述凸条 （25） 位于所述 直角竖边 （2 2） 。 5.如权利要求4所述的飞机金属材料振动疲劳特性测试装置， 其特征在于， 所述斜边 （23） 上设有至少一个螺栓孔 （24） ， 所述限位块 （2） 与所述振动台 （1） 的固定柱 （11） 通过螺栓 固定连接 。 6.如权利要求1所述的飞机金属材料振动 疲劳特性测试装置， 其特征在于， 所述配重块 （3） 的圆柱 面具有两个或多个所述通槽 （31） ， 所述通槽 （31） 以所述配重块 （3） 的轴线周向均 布。 7.如权利要求6所述的飞机金属材料振动 疲劳特性测试装置， 其特征在于， 所述配重块 （3） 与所述金属试棒 （4） 通过螺纹结构 （41） 连接 。 8.一种采用如权利要求1至7中任一所述的飞机金属材料振动疲劳特性测试装置的测 试方法， 其特 征在于， 所述测试 方法包括： 步骤一： 将所述金属试棒 （4） 的一端与所述配重块 （3） 固定连接； 步骤二： 将所述金属试棒 （4） 的另一端固定设置在振动台 （1） 的中心处以形成固定支撑 结构； 步骤三： 将所述限位块 （2） 的凸条 （25） 与所述配重块 （3） 的通槽 （31） 卡接在一起， 并调 整所述限位 块 （2） 的位置， 使所述限位 块 （2） 对准所述振动台 （1） 的固定孔 位并用螺 栓固定； 步骤四： 在所述配重块 （3） 的通槽 （31） 内滴入润滑油确保顺滑， 使所述金属试棒 （4） 在 振动拉压时的阻力最小； 步骤五： 通过所述振动台 （1） 对金属试棒 （4） 进行扫频试验， 获得所述金属试棒 （4） 的一 阶拉伸频率； 步骤六： 对金属试棒 （4） 进行标定试验获得所述金属试棒 （4） 的轴向拉伸位移标定值以 及金属试棒 （4） 危险点的应变标定值， 根据所述位移标定值和应变标定值构建不同激励量 级下的位移 ‑应变关系曲线；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114878375 A 2步骤七： 对所述金属试棒 （4） 进行振动疲劳特性测试试验， 使用正弦激励激起所述金属 试棒 （4） 的一阶固有频率直至破坏， 获得不同激励量值下的振动疲劳寿命及金属试棒 （4） 的 轴向拉伸位移， 其中， 所述振动疲劳寿命即为循环次数N； 步骤八： 根据不同激励下的位移 ‑应变关系曲线， 由金属试棒 （4） 的轴向拉伸位移推导 得到危险点的应 变值， 再根据胡克定律获得危险点的应力值S； 步骤九： 根据步骤七及步骤八中获得的不同激励量值下金属试棒 （4） 的循环次数N和危 险点的应力值S， 拟合获得 金属试棒 （4） 的轴向拉压超高周振动疲劳S ‑N曲线。 9.如权利要求8所述的测试方法， 其特征在于， 所述金属试棒 （4） 的轴向拉伸位移通过 测量与所述金属试棒 （4） 固定连接的配重块 （3） 中心处的高度差获得。 10.如权利要求8所述的测试方法， 其特征在于， 所述金属试棒 （4） 的危险点位于所述金 属试棒 （4） 的圆弧区域的中间位置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114878375 A 3