Page 31 - 理化检验-物理分册2023年第一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202301006

基于数字图像相关技术的鼓风机叶片动态应变试验

刘 越, 周志卫, 刘艳欣, 宋子辉

( 郑州飞机装备有限责任公司 实验技术研究室, 郑州 450005 )
摘 要: 针对鼓风机叶片在共振中因大变形而引起的裂纹或断裂问题, 基于双目立体视觉原理
和数字图像相关法, 并结合振动学理论, 研究了小尺寸风机叶片在振动过程中的变形及动态应变。
结果表明: 叶片的最大应变位于叶根处, 且整体应变随着正弦振动的激励呈现交变状态; 与应变片
法测得的应变和激光测振仪测得的位移相比, 采用 VIC-3D 数字图像相关法测得叶片根部的应变
和位移相对误差分别约为4.0%和3.5% , 该测量方法易于操作, 测量精度高。
关键词: 鼓风机叶片; 振动试验; 双目立体视觉原理; VIC-3D 数字图像相关法; 动态应变

中图分类号: TB31 ; V214.3+3 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 01-0019-05

D y namicstraintestofblowerbladebasedondi g italima g ecorrelationtechnolo gy

LIUYue , ZHOUZhiwei , LIUYanxin , SONGZihui

( Ex p erimentalTechnolo gyLaborator y , Zhen g zhouAircraftE q ui p mentCo. , Ltd. , Zhen g zhou450005 , China )

Abstract : Aimin g atthecrackorfracture p roblemofblowerbladecausedb y lar g edeformationinresonance ,

basedonthe p rinci p leofbinocularstereovisionanddi g italima g ecorrelationmethod , combinedwiththetheor yof

vibration , thedeformationandd y namicstrainofsmallfanbladedurin gvibrationwerestudied.Theresultsshow

thatthemaximumstrainofthebladewaslocatedatthebladeroot , andtheoverallstrainofthebladealternated

withtheexcitationofsinusoidalvibration.Com p aredwiththestrainmeasuredb y thestraing au g emethodandthe

dis p lacementmeasuredb y thelaservibrometer , therelativeerrorsofthestrainanddis p lacementmeasuredb y the

VIC-3Ddi g italima g ecorrelation methodatthebladeroot wereabout 4.0% and 3.5% , res p ectivel y , this

measurementmethodwaseas y too p erateandhashi g hmeasurementaccurac y .

Ke y words : blowerblade ; vibrationtest ; binocularstereovisionp rinci p le ; VIC-3Ddi g italima g ecorrelation

method ; d y namicstrain
鼓风机在工作时, 转子上的叶片带动空气高速 用数字信号处理技术, 最终获取叶片的应变规律, 但
运动, 将机械能转换为气体的压力能和动能, 在该过 该方法在测量时应变片易受温度、 湿度等环境因素
程中叶片往往会受到过大的振动作用及不平衡力, 的影响, 测 量 精 度 相 对 较 低 [ 2 ] 。数 字 图 像 相 关
在应力集中处叶片会萌生裂纹并发生断裂, 特别是 ( DIC ) 技术是数字图像处理技术和现代光测力学技
叶片所受的激励频率与固有频率接近时, 裂纹尤为 术相结合的产物, 具有非接触、 全场、 高精度、 测量结
多 [ 1 ] 。获得在共振工况下叶片的变形及整体应变分 果直观等优点 [ 3 ] , 已广泛应用于科学研究、 工程技术
布情况, 不仅可为叶片的振动故障排除提供技术支 等领域。解树平等 [ 4 ] 基于计算机双目视觉原理设计

持, 也可为叶片运行安全参数的确定提供依据。 制作了一种大尺寸多点同步三维振动测量系统, 得
物体应变的传统测量方法多为接触式测量, 如 到了坐标随时间的变化以及待测物体上各点的三维
最常见的电子应变片法, 测量原理是将应变片贴于 振动信息; 刘欢 [ 5 ] 建立了高速 DIC 谐振式疲劳裂纹
叶片应力集中处, 传感器将变形量转化为电信号, 利
扩展试验系统, 得到了试样在循环载荷下裂纹尖端
的位移及应变场分布特征; 孙岳 [ 6 ] 用双目视觉测量
收稿日期: 2022-03-07
技术测量了试样在振动试验时的变形及位移; 李嘉

作者简介: 刘 越( 1988- ), 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事机载
琛等 [ 7 ]
悬挂装置测试技术的研究, 931556242@ qq .com 针对航空发动机受损叶片表面喷涂散斑点,
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