(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 202211112556.0 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 华东理工大 学 地址 200237 上海市徐汇区梅陇路13 0号 申请人 中国航发商用航空发动机有限责任 公司 (72)发明人 刘长利　张显程　涂善东　刘爽　 李梦琪　朱林　季金捷　张成成　 陈亚龙　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 王月松 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) (54)发明名称 一种渐变截面的振动疲劳试验件及其设计 方法 (57)摘要 本发明公开了一种渐变截面的振动疲劳试 验件及其设计方法， 属于振动疲劳试验技术领 域。 试验件包括依次连接的夹持端、 过渡部、 工作 部和自由端； 工作部的上端 面、 工作部的下端 面、 工作部的前端面和工作部的后端面均为曲面； 在 从左到右的横向方向上， 工作部呈两边宽中间窄 的形状； 在从前到后的纵向方向上， 工作部呈中 间厚两边薄的形状； 自由端的上端面、 自由端的 下端面、 自由端的前端面和自由端的后端面均为 曲面； 在从左到右的横向方向上， 自由端呈矩形； 在从前到后的纵向方向上， 自由端呈中间厚两边 薄的形状。 本发 明能够将试验件的裂纹位置约束 在工作部的中间部分， 从而排除裂纹出现位置的 不确定性。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115508160 A 2022.12.23 CN 115508160 A 1.一种渐变截面的振动疲劳试验件， 其特征在于， 所述试验件包括依次连接的夹持端、 过渡部、 工作部和自由端； 所述夹持端的右端面与所述过渡部的左端面连接； 所述过渡部的 右端面与所述工作部的左端面连接； 所述工作部的右端面与所述自由端的左端面连接； 所述工作部的上端面、 所述工作部的下端面、 所述工作部的前端面和所述工作部的后 端面均为曲面； 在从左到右的横向方向上， 所述工作部呈两边宽中间窄的形状； 在从前到后 的纵向方向上， 所述工作部呈中间厚两边薄的形状； 所述自由端的上端面、 所述自由端的下端面、 所述自由端的前端面和所述自由端的后 端面均为曲面； 在从左到右的横向方向上， 所述自由端呈矩形； 在从前到后的纵向方向上， 所述自由端呈中间厚两边薄的形状。 2.根据权利要求1所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述夹持端为长方 体结构， 且在厚度方向上开设有至少两个通 孔。 3.根据权利要求2所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述通孔位于所述 夹持端从左到右的中线上。 4.根据权利要求1所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述过渡部的厚度 从左到右逐渐减小。 5.根据权利要求1所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述工作部的上端 面、 所述工作部的下端面、 所述工作部的前端面和所述工作部的后端面均为中间向外凸出 的圆弧面。 6.根据权利要求1所述的渐变截面的振动疲劳试验件， 其特征在于， 所述夹持端、 所述 过渡部、 所述工作部及所述自由端一体成型。 7.根据权利要求1所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述自由端的上端 面、 所述自由端的下端面、 所述自由端的前端面和所述自由端的后端面均为中间向外凸出 的圆弧面。 8.根据权利要求5所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述工作部的横截 面前后对称； 所述工作部的纵截面上 下对称。 9.根据权利要求1所述的渐变截面的振动 疲劳试验件， 其特征在于， 所述工作部的左端 面到所述自由端的右端面的厚度逐渐减小， 且所述自由端的左端面的形状与所述工作部的 右端面的形状相同。 10.一种渐变截面的振动 疲劳试验件的设计方法， 其特征在于， 所述方法用于设计如权 利要求1‑9中任意一项所述的试验 件， 所述方法包括： 获取多组试验件的结构尺寸数据； 所述结构尺寸数据包括工作部的左端面的形状数 据、 工作部的右端面的形状数据、 自由端的右端面的形状数据、 工作部的长度数据和自由端 的长度数据； 根据各组所述结构尺寸数据分别构建试验 件模型， 得到多个不同尺寸的试验 件模型； 分别对每个试验件模型进行有限元分析， 计算得到对应的一阶固有频率和最大等效应 力点； 比较各所述试验件模型对应的最大等效应力点的位置， 确定最大等效应力点的位置最 接近工作部中间位置的试验 件模型； 判断最大等效应力点的位置最接近工作部中间位置的试验件模型的一阶固有频率是权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508160 A 2否满足设定频率； 若满足设定频率， 则将对应的结构尺寸数据作为最优结构尺寸数据； 若不满足设定频 率， 则根据设定频率与有限元分析计算得到的一阶固有频率的大小关系调整自由端的长 度， 并将调整后的结构尺寸数据作为最优结构尺寸数据； 所述最优结构尺寸数据用于制作 材料级振动疲劳试验所需的试验 件。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508160 A 3