CN107218909B - 一种在发动机叶片上贴应变片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在发动机叶片上贴应变片的方法，通过CAE软件计算确定应变片在发动机叶片上的贴片位置、贴片方向、贴片侧、中心点A和方向参考点B；选取基准参考点M和N，测量所述基准参考点M和N到所述中心点A和所述方向参考点B的直线距离；以所述基准参考点M、N为圆心，在所述发动机叶片上通过弧线相交的方法确定所述中心点A和所述方向参考点B的实际位置；并按照所述实际位置将所述应变片贴附于所述发动机叶片上。本发明的贴应变片的方法操作简单，对设备要求较低，可适用于非轮盘结构、扭转角度较大的叶片贴片定位，避免了局部坐标系的选择和坐标原点的定位，也避免了叶片扭转对定位的影响，精度较高。

Description

一种在发动机叶片上贴应变片的方法

技术领域

本发明涉及发动机叶片检测领域，特别涉及一种在发动机叶片上贴应变片的方法。

背景技术

通过应变片测量应力水平是航空发动机叶片应力测量的一种常见手段。应变片的贴片位置和方向对试验的精度影响较大，通常贴片位置和方向需要通过CAE软件如有限元分析软件计算确定。如何实现应变片贴片时应变片的位置和方向与CAE软件计算所确定位置和方向保持一致是确保应力测量精度一个关键因素。

在实物叶片上确定贴片位置通常使用的一种方法是三坐标定位法，这种方法需要在CAE软件中建立局部坐标系，给出贴片位置的局部坐标，然后利用三坐标测量仪打点确定应变片在实物叶片上的贴片位置。该方法操作起来相对繁琐，对设备要求较高，并且由于三坐标打点时也需建立坐标系，为方便建立坐标系通常要求叶片为带有轮盘的整体结构，对于单独叶片结构或从叶片盘截取出的叶片，定位难度较大。

通常使用的另一种方法是游标卡尺直接测量，在CAE软件中量取贴片点距离前缘或叶尖的距离，然后在实物叶片用游标卡尺直接测量定位。由于发动机叶片非平面结构，而是具有一定的扭转角度，因此不管从CAE软件测量读取距离还是实物叶片测量距离，均存在一定误差。

在以上两种贴片方法中，确定应变片的贴片方向时，目前工程上主要依靠目测，对贴片方向的确定准确性较低，可能存在较大误差。

此外，现有技术对应变片贴片方向限制较多，难以通过目测确定任意方向的贴片。当贴片方向为平行或垂直于叶片的叶缘或叶尖时，目测的误差较小，但是当贴片位置处于叶片中间或贴片方向不规则时，目测容易产生较大误差。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种方便快捷地在发动机叶片上贴应变片的方法，贴片位置和贴片方向的精度优于以往常规方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在发动机叶片上贴应变片的方法，包括：

通过CAE软件计算确定应变片在发动机叶片上的贴片位置、贴片方向和贴片侧；

通过所述CAE软件计算确定所述贴片位置的中心点A和所述贴片方向的方向参考点B；

在所述CAE软件的三维模型中选取基准参考点M和N，测量所述基准参考点M和N到所述中心点A和所述方向参考点B的直线距离；

在所述发动机叶片上标记所述基准参考点M和N的位置，分别以所述基准参考点M和N为圆心，通过弧线相交的方法确定所述中心点A的实际位置和所述方向参考点B的实际位置；

将所述应变片的几何中心置于所述中心点A的实际位置，将所述应变片的长边平行于通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置的直线；以及

将所述应变片贴附于所述发动机叶片上。

在本发明的贴应变片的方法的一个实施方式中，所述基准参考点M到所述中心点A的直线距离为a，所述基准参考点N到所述中心点A的直线距离为b。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，在所述发动机叶片的贴片侧，以所述基准参考点M为圆心、以所述直线距离a为半径画第一弧线，以所述基准参考点N为圆心、以所述直线距离b为半径画第二弧线，将所述第一弧线和所述第二弧线的相交位置标记为所述中心点A的实际位置。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，所述基准参考点M到所述方向参考点B的直线距离为c，所述基准参考点N到所述方向参考点B的直线距离为d。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，在所述发动机叶片的贴片侧，以所述基准参考点M为圆心、以所述直线距离c为半径画第三弧线，以所述基准参考点N为圆心、以所述直线距离d为半径画第四弧线，将所述第三弧线和所述第四弧线的相交位置标记为所述方向参考点B的实际位置。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，所述基准参考点M和N分别为所述发动机叶片的前缘叶尖和尾缘叶尖。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，在所述发动机叶片上标记所述基准参考点M的位置的步骤包括：

在所述发动机叶片的所述贴片侧的背面，利用一标记板紧贴所述发动机叶片；

在所述标记板上标记出所述基准参考点M的对应位置；以及

利用一圆规确定标记所述基准参考点M的位置，所述圆规具有一针脚，所述针脚置于所述标记板上的所述对应位置处并固定。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，在所述发动机叶片上标记所述基准参考点N的位置的步骤包括：

在所述发动机叶片的所述贴片侧的背面，利用一标记板紧贴所述发动机叶片；

在所述标记板上标记出所述基准参考点N的对应位置；以及

利用一圆规确定标记所述基准参考点N的位置，所述圆规具有一针脚，所述针脚置于所述标记板上的所述对应位置处并固定。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置的直线为第一直线，所述方法还包括在所述发动机叶片的表面标记出所述第一直线的投影线，并使所述应变片的长边平行于所述投影线。

在本发明的贴应变片的方法的另一个实施方式中，在所述发动机叶片的表面标记出所述第一直线的投影线的步骤包括：

将一直尺置于所述发动机叶片的表面；

使所述直尺的边线通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置；以及

沿所述直尺的边线在所述发动机叶片的表面标记出通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置的所述第一直线的投影线。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1)相比三坐标打点的定位方法，本发明的方法操作简单，对设备要求较低，且试验叶片可以为非轮盘结构，避免了局部坐标系的选择和坐标原点的定位。

2)本发明的方法可适用于扭转角度较大的叶片贴片定位，避免了叶片扭转对定位的影响。

3)传统的方法贴片方向有所限制，且贴片时主要靠目测，而本发明的方法对贴片方向限制较小，且精度较高。

附图说明

图1为根据本发明方法的一个实施方式的贴片定位示意图。

其中，附图标记说明如下：

A：中心点

B：方向参考点

M：基准参考点

N：基准参考点

a：直线距离

b：直线距离

c：直线距离

d：直线距离

I：标记板

II：标记板

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

在向发动机叶片上贴应变片时，首先通过CAE软件计算确定应变片在发动机叶片上的贴片位置、贴片方向和贴片侧(贴在叶片的哪一侧，叶盆或叶背)，同时通过计算确定贴片位置的中心点A和贴片方向的方向参考点B，其中中心点A和方向参考点B的连线与应变片的长边的方向平行，从而确定应变片的计算位置。

CAE指工程设计中的计算机辅助工程CAE，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。通用CAE软件主要由有限元软件、优化设计软件、计算流体软件、电磁场计算软件、最优控制软件和其它专业性的计算软件组成，可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构(固体)、流体、电磁等。

之后在CAE软件的三维模型中选取基准参考点M和N，基准参考点的选择应满足在实物叶片能方便确定的原则，优选为叶片的边缘以便于定位标记，更优选为前缘叶尖和尾缘叶尖。

选取好基准参考点M和N后，测量基准参考点M和N到中心点A和方向参考点B的直线距离，其中基准参考点M到中心点A的直线距离为a，基准参考点N到中心点A的直线距离为b，基准参考点M到方向参考点B的直线距离为c，基准参考点N到方向参考点B的直线距离为d。

测量直线距离后，需要在发动机叶片上标记基准参考点M和N的位置。标记基准参考点M和N的位置有多种方式。

图1为根据本发明方法的一个实施方式的贴片定位示意图，如图1所示，标记基准参考点M的位置时，在发动机叶片的贴片侧的背面，利用一标记板I紧贴发动机叶片，在标记板I上标记出基准参考点M的对应位置，之后利用一圆规确定标记基准参考点M的位置，圆规具有一针脚，针脚置于标记板I上的对应位置处并固定。

同样，标记基准参考点N的位置时，在发动机叶片的贴片侧的背面，利用一标记板II紧贴发动机叶片，在标记板II上标记出基准参考点N的对应位置，利用一圆规确定标记基准参考点N的位置，圆规具有一针脚，针脚置于标记板II上的对应位置处并固定。

标记板I和标记板II紧贴叶片的贴片侧的背面，标记板I和标记板II应具有一定硬度，其边线稍超出叶片边缘，并固定于叶片上，例如用夹子夹紧。

标记板I和标记板II可为方形小纸片，以便于标记。

在发动机叶片上标记出基准参考点M和N的位置后，分别以基准参考点M和N为圆心，通过弧线相交的方法确定中心点A的实际位置和方向参考点B的实际位置。

弧线相交的方法具体操作如下：

如图1所示，在发动机叶片的贴片侧，以基准参考点M为圆心、以直线距离a为半径画第一弧线，以基准参考点N为圆心、以直线距离b为半径画第二弧线，将第一弧线和第二弧线的相交位置标记为中心点A的实际位置。

如图1所示，在发动机叶片的贴片侧，以基准参考点M为圆心、以直线距离c为半径画第三弧线，以基准参考点N为圆心、以直线距离d为半径画第四弧线，将第三弧线和第四弧线的相交位置标记为方向参考点B的实际位置。

所用的圆规还具有一铅芯脚，在画第一弧线时，针脚和铅芯脚的距离为a，在画第二弧线时，针脚和铅芯脚的距离为b，在画第三弧线时，针脚和铅芯脚的距离为c，在画第四弧线时，针脚和铅芯脚的距离为d。

确定中心点A的实际位置和方向参考点B的实际位置后，需通过这两点之间的连线确定应变片的贴片方向。

如图1所示，将通过中心点A的实际位置与方向参考点B的实际位置的直线记为第一直线，在发动机叶片的表面标记出第一直线的投影线，并使应变片的长边平行于投影线，从而确保应变片的贴片方向准确无误。

在发动机叶片的表面标记出第一直线的投影线时，可将一直尺置于发动机叶片的表面，使直尺的边线通过中心点A的实际位置与方向参考点B的实际位置，沿直尺的边线在发动机叶片的表面用铅笔标记出通过中心点A的实际位置与方向参考点B的实际位置的第一直线的投影线。

在确定中心点A的实际位置及第一直线的投影线后，将应变片的几何中心置于中心点A的实际位置，并使应变片的长边与第一直线的投影线的方向相同，此时可将应变片贴附于发动机叶片上，从而使应变片的实际位置与计算位置相一致。

综上所述，本发明的贴应变片的方法是以M、N两个参考点为基准点在非平面的叶片上通过弧线相交的方法确定贴片位置中心点A和方向参考点B,以AB直线在叶片的投影线确定准确的贴片方向，操作简单，对设备要求较低，可适用于非轮盘结构、扭转角度较大的叶片贴片定位，避免了局部坐标系的选择和坐标原点的定位，也避免了叶片扭转对定位的影响，同时对贴片方向限制较小，且精度较高。

本发明的贴应变片的方法已在工程中进行了实际应用，贴片位置和方向的精度优于以往常规方法。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种在发动机叶片上贴应变片的方法，包括：

通过CAE软件计算确定应变片在发动机叶片上的贴片位置、贴片方向和贴片侧；

通过所述CAE软件计算确定所述贴片位置的中心点A和所述贴片方向的方向参考点B；

在所述CAE软件的三维模型中选取基准参考点M和N，测量所述基准参考点M和N到所述中心点A和所述方向参考点B的直线距离，其中所述基准参考点M和N分别为所述发动机叶片的前缘叶尖和尾缘叶尖；

在所述发动机叶片上标记所述基准参考点M和N的位置，分别以所述基准参考点M和N为圆心，通过弧线相交的方法确定所述中心点A的实际位置和所述方向参考点B的实际位置；

将所述应变片的几何中心置于所述中心点A的实际位置，将所述应变片的长边平行于通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置的直线；以及

将所述应变片贴附于所述发动机叶片上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基准参考点M到所述中心点A的直线距离为a，所述基准参考点N到所述中心点A的直线距离为b。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述发动机叶片的贴片侧，以所述基准参考点M为圆心、以所述直线距离a为半径画第一弧线，以所述基准参考点N为圆心、以所述直线距离b为半径画第二弧线，将所述第一弧线和所述第二弧线的相交位置标记为所述中心点A的实际位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述基准参考点M到所述方向参考点B的直线距离为c，所述基准参考点N到所述方向参考点B的直线距离为d。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述发动机叶片的贴片侧，以所述基准参考点M为圆心、以所述直线距离c为半径画第三弧线，以所述基准参考点N为圆心、以所述直线距离d为半径画第四弧线，将所述第三弧线和所述第四弧线的相交位置标记为所述方向参考点B的实际位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述发动机叶片上标记所述基准参考点M的位置的步骤包括：

在所述发动机叶片的所述贴片侧的背面，利用一标记板紧贴所述发动机叶片；

在所述标记板上标记出所述基准参考点M的对应位置；以及

利用一圆规确定标记所述基准参考点M的位置，所述圆规具有一针脚，所述针脚置于所述标记板上的所述对应位置处并固定。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述发动机叶片上标记所述基准参考点N的位置的步骤包括：

在所述发动机叶片的所述贴片侧的背面，利用一标记板紧贴所述发动机叶片；

在所述标记板上标记出所述基准参考点N的对应位置；以及

利用一圆规确定标记所述基准参考点N的位置，所述圆规具有一针脚，所述针脚置于所述标记板上的所述对应位置处并固定。

8.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置的直线为第一直线，所述方法还包括在所述发动机叶片的表面标记出所述第一直线的投影线，并使所述应变片的长边平行于所述投影线。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述发动机叶片的表面标记出所述第一直线的投影线的步骤包括：

将一直尺置于所述发动机叶片的表面；

使所述直尺的边线通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置；以及

沿所述直尺的边线在所述发动机叶片的表面标记出通过所述中心点A的实际位置与所述方向参考点B的实际位置的所述第一直线的投影线。

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