在航空发动机的应变测量领域,金属叶片的高温动态应变监测长期存在技术挑战。其关键难点在于,钛合金与镍基高温合金叶片在服役工况下表面温度可达600-900°C,常规电阻应变片因基底材料耐温极限与胶层蠕变失效难以稳定工作,且引线布置对高速旋转状态下的信号传输可靠性构成严峻考验。同时,金属叶片表面经过精密抛光或涂层处理后具有高度镜面反射特性,入射激光易产生镜面反射而非漫反射,导致激光散斑干涉与数字图像相关系统无法形成稳定的随机散斑场,全场应变测量信噪比急剧恶化。此外,叶片在离心载荷与气动载荷耦合作用下呈现大梯度弯曲-扭转变形,应变集中区域往往位于前缘与叶根等曲率突变部位,传统单点测量手段空间分辨率不足,难以捕捉完整的应变场演化规律,且高频振动模态下的应变幅值微小,对测量系统的动态响应与抗干扰能力提出了极高要求。
近日,我司联合某航空发动机研究院,基于VSM4000-SCAN-3D三维扫描高温激光测振仪,开展了某压气机叶片的动态应变场测量。在不破坏叶片表面气动型面与涂层完整性的前提下,利用激光多普勒测振与自混合干涉技术,通过测量表面微区振动位移梯度间接重构全场应变张量,结合相位解包裹与主应变方向识别算法,成功获取了弯曲应变及应变集中区域分布,实现了复杂曲面金属叶片应变测量的非接触、无损伤技术突破,为航空发动机叶片的模态验证、强度校核与疲劳寿命评估提供了关键试验数据支撑。

测试现场
测试结果:
一阶频率:155.28HZ,阻尼比:5.39%


位移控制点位移:0.2032mm ,应变片位置所在点的应变:3.584με
位移控制点的位移折合为1mm, 应变片位置所在点的应变:17.64με
Julight公司应变计算软件:

应变片位置对应的显示值为:18.92με
和应变片测量值的误差为:7.26%