【摘 要】
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航空发动机叶片、轮盘、轴、机匣等部件强度要求较高,若发生失效会引发重大事故。在其强度振动设计与分析中,用电阻应变计测量在实验方法和测试精度方面都优于其他方法。因此,作为重要的研究测试保障条件,对应变计的疲劳寿命进行研究十分必要。本文以丝式电阻应变计为研究对象,为探究应变计敏感栅结构参数及粘贴工艺改变对其应力传递及疲劳寿命的影响,基于剪滞理论研究了应变计的应力应变传递机理,采用有限元法分析了应变计在
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航空发动机叶片、轮盘、轴、机匣等部件强度要求较高,若发生失效会引发重大事故。在其强度振动设计与分析中,用电阻应变计测量在实验方法和测试精度方面都优于其他方法。因此,作为重要的研究测试保障条件,对应变计的疲劳寿命进行研究十分必要。本文以丝式电阻应变计为研究对象,为探究应变计敏感栅结构参数及粘贴工艺改变对其应力传递及疲劳寿命的影响,基于剪滞理论研究了应变计的应力应变传递机理,采用有限元法分析了应变计在两种典型载荷下的应力分布,基于Miner疲劳损伤累积理论和应力寿命曲线建立了应变计疲劳寿命预估模型,分析了应变计的疲劳损伤特性,并重点研究了敏感栅结构参数及粘贴工艺参数变化对其危险部位应力及疲劳寿命的影响。采用正交试验法,以应变计疲劳寿命为目标,对栅丝直径、长度、弯数、间距、涂层厚度进行了优化设计。结果表明:在对称循环载荷及非恒定振幅载荷作用下,敏感栅弯环位置易损坏。随栅丝直径增大,应变计的疲劳寿命增长;栅丝长度、弯数、栅丝间距、涂层厚度存在使疲劳寿命最长的中间最优值。过渡层及基底在靠近悬臂梁固定端一侧轴向应力及剪切应力较大,同时,基底在敏感栅弯环对应位置应力也较大,较易发生脱落与破坏。栅丝直径对应变计疲劳寿命的影响最大,而后依次为弯数、栅丝间距、栅丝长度、涂层厚度。在所研究参数范围内,当栅丝直径0.05 mm、栅丝长度8 mm、弯数5、栅丝间距0.5 mm、涂层厚度0.15mm时,应变计的疲劳寿命达到最大,可达9.2631×106。
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