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JPH06102106A - Vibration stress distribution measuring device - Google Patents

Vibration stress distribution measuring device

Info

Publication number
JPH06102106A
JPH06102106A JP4251627A JP25162792A JPH06102106A JP H06102106 A JPH06102106 A JP H06102106A JP 4251627 A JP4251627 A JP 4251627A JP 25162792 A JP25162792 A JP 25162792A JP H06102106 A JPH06102106 A JP H06102106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output value
response signal
strain gauge
sine wave
strain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4251627A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koreichi Ehata
維一 江畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP4251627A priority Critical patent/JPH06102106A/en
Publication of JPH06102106A publication Critical patent/JPH06102106A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲の周波数域で振動する供試体に対して
高精度に振動応力分布データを得ることが可能な振動応
力分布計測装置を提供することを目的とする。 【構成】 供試体の表面全域に歪ゲージが貼付されてい
る。また、供試体は、加振部で低周波領域から高周波領
域までの周波数で加振される。また、歪ゲージの歪出力
値は、動歪計、動歪計のチャンネル切り替え制御が可能
なチャンネルセレクターを介してCPUのデータ記憶部
に入力される。また、供試体の側部には供試体の応答信
号を読み取る変位計が配設されている。また、本装置に
は、供試体に対して所定周波数の正弦波を印加し、かつ
正弦波の変化量を歪出力値及び応答信号から検出すると
ともに、単一正弦波相関法による歪出力値と応答信号の
波形解析により、高調波成分、分調波成分さらにはラン
ダムなノイズを除去して平均化された振幅と位相を得る
周波数応答解析装置が配設されている。
(57) [Abstract] [Purpose] An object of the present invention is to provide a vibration stress distribution measuring device capable of obtaining vibration stress distribution data with high accuracy for a test piece vibrating in a wide frequency range. [Structure] Strain gauges are attached to the entire surface of the specimen. Further, the test piece is vibrated by the vibrating section at frequencies from the low frequency region to the high frequency region. Further, the strain output value of the strain gauge is input to the data storage unit of the CPU via the dynamic strain gauge and a channel selector capable of channel switching control of the dynamic strain gauge. Further, a displacement meter for reading the response signal of the test piece is arranged on the side of the test piece. In addition, this device applies a sine wave of a predetermined frequency to the sample, and detects the amount of change of the sine wave from the distortion output value and the response signal, and the distortion output value by the single sine wave correlation A frequency response analysis device is provided that obtains averaged amplitude and phase by removing harmonic components, subharmonic components, and random noise by waveform analysis of the response signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ジェットエンジンの
動静翼に対して振動応力分布データを高精度に解析する
ことが可能な振動応力分布計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration stress distribution measuring device capable of highly accurately analyzing vibration stress distribution data for moving and stationary blades of a jet engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8に示すジェットエンジンにおいて、
矢印A、B、C、D位置に配設された動静翼に対して、
高精度の振動応力分布データを計測して振動特性を解析
しておくことは、FEM(有限要素法)モデルの検証が
簡単に行えるとともに、ジェットエンジンの耐久性を確
立するために極めて重要である。
2. Description of the Related Art In the jet engine shown in FIG.
For the moving and stationary blades arranged at the arrows A, B, C and D,
It is extremely important to measure the vibration stress distribution data with high accuracy and analyze the vibration characteristics in order to easily verify the FEM (finite element method) model and to establish the durability of the jet engine. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、動静翼の振
動応力データを計測する従来の方法としては、動静翼モ
デルの所定箇所に複数の歪ゲージを貼付しておき、所定
の周波数で動静翼モデルを加振させ、共振点における各
歪ゲージからの歪出力値を得て振動応力データを解析す
る方法が知られている。しかしながら、歪ゲージから得
られる歪出力値の共振周波数成分の中には、電源ノイ
ズ、スパイクノイズ、さらには高調波成分などが含まれ
てしまい、従来の技術ではそれらを除去することができ
ず、正確な振動応力計測を行うことができなかった。ま
た、従来の測定方法では、振幅成分のみを測定していた
ので正負符号の歪分布を得ることが難しく、振動応力の
分布データを解析することができなかった。本発明は斯
る問題点に鑑みてなされたものであり、広範囲の周波数
域で振動する供試体に対して高精度に振動応力分布デー
タを得ることが可能な振動応力分布計測装置を提供する
点にある。
By the way, as a conventional method of measuring the vibration stress data of the moving and stationary blades, a plurality of strain gauges are attached to predetermined positions of the moving and stationary blade model, and the moving and stationary blade model at a predetermined frequency. Is known, and a method of analyzing the vibration stress data by obtaining the strain output value from each strain gauge at the resonance point is known. However, the resonance frequency component of the strain output value obtained from the strain gauge contains power supply noise, spike noise, and higher harmonic components, which cannot be removed by the conventional technology. Accurate vibration stress measurement could not be performed. Further, in the conventional measuring method, since only the amplitude component is measured, it is difficult to obtain the strain distribution of positive and negative signs, and the vibration stress distribution data cannot be analyzed. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vibration stress distribution measuring device capable of obtaining vibration stress distribution data with high accuracy for a sample vibrating in a wide frequency range. It is in.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の振動応力分布計
測装置は、供試体の表面全域に貼付された多数の歪ゲー
ジと、低周波領域から高周波領域までの広範囲の周波数
で供試体を加振させる加振部と、複数のチャンネルを有
しかつチャンネルの切り替えにより所定の歪ゲージから
歪出力値を得る動歪計と、供試体の側部に配設されて供
試体の応答信号を読み取る変位計と、歪出力値及び応答
信号から振動応力データを得てデータ記憶部に蓄えるC
PUと、動歪計とCPUとのデータ授受間に配設され、
動歪計のチャンネル切り替えを行うチャンネルセレクタ
ーと、供試体に対して所定共振周波数の正弦波を印加
し、かつ正弦波の変化量を歪出力値及び応答信号から検
出するとともに、単一正弦波相関法による歪出力値と応
答信号の波形解析により高調波成分、分調波成分さらに
はランダムなノイズを除去して平均化された振幅と位相
を得る周波数応答解析装置とを具備してなる装置であ
る。
The vibration stress distribution measuring apparatus of the present invention applies a large number of strain gauges attached to the entire surface of the specimen and a specimen in a wide range of frequencies from a low frequency region to a high frequency region. A vibrating section to vibrate, a dynamic strain gauge that has a plurality of channels and that obtains a strain output value from a predetermined strain gauge by switching the channels, and is arranged on the side of the specimen to read the response signal of the specimen. C which stores vibration stress data from the displacement gauge, strain output value and response signal and stores it in the data storage unit
It is arranged between the PU and the data transfer between the dynamic strain gauge and the CPU,
A channel selector that switches the channels of the dynamic strainmeter and a sine wave with a predetermined resonance frequency are applied to the sample, and the change amount of the sine wave is detected from the strain output value and the response signal, and a single sine wave correlation A device comprising a frequency response analyzer that obtains averaged amplitude and phase by removing harmonic components, subharmonic components, and random noise by waveform analysis of the distortion output value and response signal by the method. is there.

【0005】[0005]

【作用】本発明の振動応力分布計測装置によれば、周波
数応答解析装置から加振部に所定の周波数が発信され
る。そして、位相の微調整により加振されている供試体
の共振点が検出される。
According to the vibration stress distribution measuring apparatus of the present invention, a predetermined frequency is transmitted from the frequency response analyzing apparatus to the vibrating section. Then, the resonance point of the sample being excited is detected by the fine adjustment of the phase.

【0006】ここで、供試体に対して所定の共振周波数
の正弦波が印加されるが、その印加された正弦波(共振
周波数成分)の変化量は、チャンネルセレクターで選択
された所定の歪ゲージから歪出力値として得られるとと
もに、変位計から応答信号として得られ、それら歪出力
値及び応答信号は、再度、周波数応答解析装置に入力さ
れる。
Here, a sine wave having a predetermined resonance frequency is applied to the sample, and the change amount of the applied sine wave (resonance frequency component) is determined by a predetermined strain gauge selected by the channel selector. From the displacement meter and the response signal from the displacement meter, and the strain output value and the response signal are input again to the frequency response analyzer.

【0007】前記周波数応答解析装置は、歪出力値と応
答信号の波形を解析する演算手法として単一正弦波相関
法が採用されているので、この単一正弦波相関法による
N回積分の波形解析により、歪出力値と応答信号の波形
から高調波成分、分調波成分、さらにはランダムなノイ
ズが除去され、平均化された振幅及び位相が算出され
る。ここで、歪出力値は位相情報が得られるので、正負
符号が付けられた数値となる。そして、得られた歪出力
値と応答信号は、CPUのデータ部に振動応力データと
して蓄積されていく。
Since the frequency response analysis apparatus employs the single sine wave correlation method as a calculation method for analyzing the waveforms of the distortion output value and the response signal, the waveform of N times integration by the single sine wave correlation method. By the analysis, harmonic components, subharmonic components, and further random noise are removed from the distortion output value and the waveform of the response signal, and the averaged amplitude and phase are calculated. Here, since the phase information is obtained, the distortion output value is a numerical value with a plus / minus sign. Then, the obtained strain output value and response signal are accumulated as vibration stress data in the data section of the CPU.

【0008】上述した動作が、チャンネルセレクターの
切り替え操作により他の歪ゲージにおいても行われ、各
歪ゲージから得られた歪出力値と、変位計からの応答信
号が周波数応答解析装置に随時入力されていくことによ
り、CPUのデータ記憶部に正負符号の付いた振動応力
分布が得られていく。
The above-described operation is performed in other strain gauges by switching the channel selector, and the strain output value obtained from each strain gauge and the response signal from the displacement gauge are input to the frequency response analyzer at any time. As a result, the vibration stress distribution with positive and negative signs is obtained in the data storage unit of the CPU.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の振動応力分布計測装置の一実
施例について図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the vibration stress distribution measuring apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0010】図1は、本実施例の計測装置の概略を示す
ものである。図中符号1は、振動応力分布が計測される
動翼(供試体)2を水平方向に向け、翼基端部を固定し
た状態で架台3上に設置されている固定治具である。な
お、本実施例では、動翼2を固定する方法として一端固
定方式を採用しているが、動翼2の翼先端と翼根部とを
固定する両端固定方式もある。そして、固定治具1に固
定された動翼2は、加振部4により加振されるようにな
っている。前記加振部4は、動翼2に低周波域(5KH
Z以下)の振動を与える動電型加振器4aと、高周波域
(5〜15KHZ以下)の振動を与えるピエゾ型加振器
4bとで構成されている。
FIG. 1 shows an outline of the measuring apparatus of this embodiment. In the figure, reference numeral 1 is a fixing jig which is installed on the pedestal 3 in a state where the moving blade (sample) 2 whose vibration stress distribution is measured is oriented in the horizontal direction and the blade base end is fixed. In this embodiment, the one end fixing method is adopted as the method for fixing the moving blade 2, but there is also a both end fixing method for fixing the blade tip and the blade root portion of the moving blade 2. The moving blade 2 fixed to the fixing jig 1 is vibrated by the vibrating section 4. The vibrating section 4 causes the rotor blade 2 to have a low frequency range (5 KH).
It is composed of an electrodynamic exciter 4a which gives a vibration of Z or less) and a piezoelectric exciter 4b which gives a vibration of a high frequency range (5 to 15 KHZ or less).

【0011】また、動翼2の翼面(背2a、腹2bの両
面)には、翼先端からテール側まで均一に多数(背2a
側の翼面には150個程の歪ゲージ)の歪ゲージ(図示
せず)が貼付されている。そして各歪ゲージから歪出力
値が得られて動歪計6に送られるようになっている。
Further, on the blade surfaces of the rotor blade 2 (both sides of the back 2a and the belly 2b), a large number of blades (back 2a
About 150 strain gauges (not shown) are attached to the blade surface on the side. A strain output value is obtained from each strain gauge and sent to the dynamic strain gauge 6.

【0012】動歪計6は、複数のチャンネル(30チャ
ンネル程)6a、6b、6cを有しており、チャンネル
の切り替えにより所定の歪ゲージから歪出力値が得られ
るようになっている。そして、動歪計6には、チャンネ
ルの切り替えを自動的に行うチャンネルセレクター7が
接続されており、CPU8からチャンネル指示信号がチ
ャンネルセクター7へ送信されると、所定の歪ゲージで
得られた歪出力値が、後述する周波数応答解析装置5に
入力されるようになっている。
The dynamic strain gauge 6 has a plurality of channels (about 30 channels) 6a, 6b, 6c, and a strain output value can be obtained from a predetermined strain gauge by switching the channels. A channel selector 7 for automatically switching channels is connected to the dynamic strain meter 6, and when a channel instruction signal is transmitted from the CPU 8 to the channel sector 7, the strain obtained by a predetermined strain gauge is obtained. The output value is input to the frequency response analysis device 5 described later.

【0013】また、動翼2の側方には、加振状態の動翼
2から応答信号を得る変位計9が配設されており、前記
応答信号は周波数応答解析装置5に入力されるようにな
っている。変位計9の具体的装置としては、動電型加振
器4aにより動翼2に低周波域(5KHZ以下)の振動
が与えられている場合には、光学式電子変位計が使用さ
れており、応答信号として先端振幅と位相が得られる。
また、ピエゾ型加振器4bにより動翼2に高周波域(5
〜15KHZ以下)の振動が与えられている場合には、
レーザードップラー振動計が使用されており、応答信号
として速度と位相が得られる。なお、前記CPU8に
は、コントロール部8a、データ記憶部8b、データ出
力部8cなどが備えられている。
A displacement gauge 9 for obtaining a response signal from the rotor blade 2 in a vibrating state is arranged beside the rotor blade 2, and the response signal is inputted to the frequency response analyzer 5. It has become. As a specific device of the displacement gauge 9, an optical electronic displacement gauge is used when a vibration in a low frequency range (5 KHZ or less) is applied to the moving blade 2 by the electrodynamic exciter 4a. , The tip amplitude and phase are obtained as response signals.
In addition, a high frequency range (5
If the vibration of (~ 15KHZ or less) is given,
A laser Doppler vibrometer is used to obtain velocity and phase as response signals. The CPU 8 is provided with a control section 8a, a data storage section 8b, a data output section 8c and the like.

【0014】ここで、前述したように、周波数応答解析
装置5には、所定の歪ゲージから歪出力値が入力され、
変位計9から応答信号が入力されるが、周波数応答解析
装置5から動翼2に対して所定の周波数(共振周波数)
の正弦波が印加され、その正弦波の変化量が、歪ゲー
ジ、変位計9を介して周波数応答解析装置5に入力され
てくるようになっている。
Here, as described above, the strain response value is input to the frequency response analyzer 5 from a predetermined strain gauge,
A response signal is input from the displacement meter 9, but a predetermined frequency (resonance frequency) is given to the rotor blade 2 from the frequency response analyzer 5.
Is applied, and the amount of change in the sine wave is input to the frequency response analysis device 5 via the strain gauge and the displacement gauge 9.

【0015】そして、本実施例の周波数応答解析装置5
は、歪出力値と応答信号の波形を解析する演算手法とし
て単一正弦波相関法を採用しており、この演算手法によ
り、歪出力値と応答信号の波形から高調波成分、分調波
成分、さらにはランダムなノイズが除去され、平均化さ
れた振幅及び位相が算出される。すなわち、単一正弦波
相関法の演算理論の基本を、図2を参照して説明する
と、 y(t):被測定系からの出力 x(t):SINω1t ω1:2π×測定周波数 とすると、
Then, the frequency response analyzing apparatus 5 of the present embodiment.
Adopts the single sine wave correlation method as a calculation method for analyzing the waveforms of the distortion output value and the response signal. Furthermore, random noise is removed, and averaged amplitude and phase are calculated. That is, the basic theory of operation of the single sine wave correlation method will be described with reference to FIG. 2. y (t): output from the system under measurement x (t): SINω 1 t ω 1 : 2π × measurement frequency Then,

【数1】 ただし、 N:積分回数、T=2π/ω1 ここで、積分値を2倍しているのは、前述したようにSI
1tを掛け、積分後に積分時間で平均化した場合は、
1/2が算出されるため、予めa1を算出できるよう2
倍したものである。 τ=NTーt と変数変換を行うと、dτ=ーdtを考慮して、かつ
[Equation 1] However, N is the number of integrations, T = 2π / ω 1 Here, the integration value is doubled because SI
When Nω 1 t is multiplied and averaged over the integration time after integration,
for a 1/2 is calculated, 2 so we can determine in advance a 1
It is doubled. When τ = NT-t and variable transformation are performed, dτ = -dt is taken into consideration, and

【数2】 を考慮すると、[Equation 2] Considering

【数3】 となる。いま、[Equation 3] Becomes Now

【数4】 と考えると、[Equation 4] If you think that

【数5】 となり、畳み込み積分の形になる。すなわち、h(τ)は
インパルス応答を表しており、その周波数領域における
特性は、次のフーリエ変換によって与えられる。
[Equation 5] And becomes the form of convolution integral. That is, h (τ) represents an impulse response, and its characteristic in the frequency domain is given by the following Fourier transform.

【数6】 この積分を実施すると、H1(ω)は次式で与えられる。[Equation 6] When this integration is performed, H 1 (ω) is given by the following equation.

【数7】 このフイルターのゲイン特性を求めると、[Equation 7] Obtaining the gain characteristics of this filter,

【数8】 となる。同様にして、COSω1tを掛けて積分した場合の
フィルター特性|H2(ω)|は次式で与えられる。
[Equation 8] Becomes Similarly, the filter characteristic | H 2 (ω) | when multiplied by COSω 1 t and integrated is given by the following equation.

【数9】 これらゲイン特性|H1(ω)|、及び|H2(ω)|は、ω
/ω1=1(基本波)において1(0dB)となること
は、次のように証明できる。
[Equation 9] These gain characteristics | H 1 (ω) | and | H 2 (ω) |
The fact that 1 (0 dB) at / ω 1 = 1 (fundamental wave) can be proved as follows.

【数10】 同様に、 |H2(ω)|=±1 従って、積分後の値について常に絶対値を取るようにす
ることで、フィルター特性(ゲイン)になることが理解
できる。ここで、
[Equation 10] Similarly, | H 2 (ω) | = ± 1 Therefore, it can be understood that a filter characteristic (gain) is obtained by always taking an absolute value after integration. here,

【数11】 であり、高周波成分はN(積分回数)に関わらず理論的
に0となる(正確には、高調波成分のフーリエ係数が0
となる。)。また、分調波の場合は、
[Equation 11] Therefore, the high frequency component theoretically becomes 0 regardless of N (the number of integrations) (to be precise, the Fourier coefficient of the harmonic component is 0).
Becomes ). In the case of subharmonics,

【数12】 ただし、N=Rn (Rは整数)[Equation 12] However, N = Rn (R is an integer)

【0016】このように、単一正弦波相関法によるN回
積分の波形解析により、周波数成分から高調波成分、分
調波成分、さらにはランダムなノイズが除去されること
が理解できる。
As described above, it can be understood that the harmonic component, the subharmonic component, and the random noise are removed from the frequency component by the waveform analysis of N times integration by the single sine wave correlation method.

【0017】そして、本実施例の周波数応答解析装置5
においては、図3に示すように、高調波、分調波及びラ
ンダムなノイズが混入した歪出力値y1(t)、応答信号
2(t)のうち、数11、数12で示したH1(ω)、H2
(ω)というフィルターを通過してきた値が、印加された
所定の周波数(共振周波数) x(t)=SINω1t に同期したy1(t)、y2(t)の成分
Then, the frequency response analyzing apparatus 5 of the present embodiment.
3, the distortion output value y 1 (t) and the response signal y 2 (t) in which harmonics, subharmonics, and random noise are mixed are expressed by Expressions 11 and 12. H 1 (ω), H 2
The value that has passed through the filter (ω) is the component of y 1 (t) and y 2 (t) synchronized with the applied predetermined frequency (resonance frequency) x (t) = SIN ω 1 t.

【数13】 となる。したがって、平均化された振幅r=r2/r
1と、位相θ=θ2ーθ1が算出される(図4及び図5参
照)。
[Equation 13] Becomes Therefore, the averaged amplitude r = r 2 / r
1 and the phase θ = θ 2 −θ 1 are calculated (see FIGS. 4 and 5).

【0018】このように、本実施例の周波数応答解析装
置5においては、単一正弦波相関法によるN回積分の波
形解析により、歪ゲージから得られる歪出力値、または
変位計9から得られる変位出力値の共振周波数成分か
ら、高調波や分調波さらにはランダムなノイズ成分を除
去した波形解析が行われ、平均化された振幅、位相が計
測されるのである。
As described above, in the frequency response analysis apparatus 5 of this embodiment, the strain output value obtained from the strain gauge or the displacement gauge 9 is obtained by the waveform analysis of N times integration by the single sine wave correlation method. Waveform analysis is performed by removing harmonics, subharmonics, and random noise components from the resonance frequency component of the displacement output value, and the averaged amplitude and phase are measured.

【0019】また、本実施例の装置を使用した振動応力
の計測手順は、図6に示すように行われる。すなわち、
周波数応答解析装置5から発信される周波数を低周波か
ら高周波まで変化せしめて共振点を検出した後、所定の
周波数で動翼2を共振させる(ステップSP1)。 そして、所定の共振周波数において、CPU8のコント
ロール部8aからチャンネルセクター7へチャンネル指
示信号が送信されることにより、所定の歪ゲージから動
歪計6を介して周波数応答解析装置5に歪出力値が入力
される。また、変位計9から応答信号が周波数応答解析
装置5に入力される。そして、周波数応答解析装置5の
単一正弦波相関法によるN回積分の波形解析により、歪
出力値と応答信号の波形から高調波成分、分調波成分、
さらにはランダムなノイズが除去され、平均化された振
幅及び位相が算出される(ステップSP2)。 そして、所定の歪ゲージと変位計9から得られた歪出力
値と応答信号は、CPU8のデータ記憶部8bに振動応
力データとして蓄積されていく(ステップSP3)。 さらに、高精度の振動応力分布を得るために、動電型加
振器4aを使用した低周波領域、ピエゾ型加振器4bを
使用した高周波領域とに分けて振動応力計測をおこなっ
ていく(図6で示す矢印Q方向の流れを繰り返して行
う)。そして、上記計測手順により、図7に示すような
振動応力分布データが得られる。この振動応力分布デー
タは、動翼2を2次曲げモードで振動し、加振周波数を
2011HZに設定して計測を行ったもので、縦軸は、
相対歪(S/Smax;Sは振幅値、Smaxは絶対値
で表した振幅の最大値)で示され、横軸は、翼の全長に
対する翼根側からの位置がパーセンテージで示されてい
る。これにより、動翼2の背側(CVX)の後縁(Tr
ailing Edge:T/E)、前縁(Leadi
ng Edge:L/E)の翼端から翼根までの応力分
布と、腹側(CCV)のT/E、L/Eにおける翼端か
ら翼根までの応力分布が得られる。
The procedure for measuring the vibration stress using the apparatus of this embodiment is carried out as shown in FIG. That is,
After changing the frequency transmitted from the frequency response analyzer 5 from a low frequency to a high frequency to detect a resonance point, the rotor blade 2 is resonated at a predetermined frequency (step SP1). Then, at a predetermined resonance frequency, a channel instruction signal is transmitted from the control unit 8a of the CPU 8 to the channel sector 7, whereby a strain output value is output from the predetermined strain gauge to the frequency response analysis device 5 via the dynamic strain gauge 6. Is entered. Further, a response signal is input from the displacement meter 9 to the frequency response analysis device 5. Then, by the waveform analysis of N times integration by the single sine wave correlation method of the frequency response analysis device 5, the harmonic component, the subharmonic component, from the waveform of the distortion output value and the response signal,
Furthermore, random noise is removed, and averaged amplitude and phase are calculated (step SP2). Then, the strain output value and the response signal obtained from the predetermined strain gauge and the displacement gauge 9 are accumulated as vibration stress data in the data storage unit 8b of the CPU 8 (step SP3). Further, in order to obtain a highly accurate vibration stress distribution, vibration stress measurement is performed separately in a low frequency region using the electrodynamic vibrator 4a and a high frequency region using the piezoelectric vibrator 4b ( The flow in the direction of arrow Q shown in FIG. 6 is repeated). Then, by the above measurement procedure, vibration stress distribution data as shown in FIG. 7 is obtained. This vibration stress distribution data is obtained by vibrating the rotor blade 2 in the secondary bending mode and setting the vibration frequency to 2011HZ for measurement.
The relative strain (S / Smax; S is the amplitude value, Smax is the maximum value of the amplitude represented by the absolute value) is shown, and the horizontal axis shows the position from the blade root side with respect to the total length of the blade as a percentage. As a result, the trailing edge (Tr of the CVX) of the moving blade 2 (Tr
ailing Edge: T / E), leading edge (Leadi)
ng Edge: L / E), the stress distribution from the blade tip to the blade root, and the stress distribution from the blade tip to the blade root at the ventral side (CCV) T / E and L / E.

【0020】従って、本実施例の振動応力分布計測装置
によれば、周波数応答解析装置5は、歪ゲージから入力
される歪出力値と、変位計9から入力される応答信号の
波形を解析する演算手法として単一正弦波相関法が採用
されているので、この単一正弦波相関法によるN回積分
の波形解析により、歪出力値と応答信号の波形から高調
波成分、分調波成分、さらにはランダムなノイズが除去
され、平均化された振幅及び位相を算出することができ
る。
Therefore, according to the vibration stress distribution measuring apparatus of this embodiment, the frequency response analyzing apparatus 5 analyzes the strain output value inputted from the strain gauge and the waveform of the response signal inputted from the displacement meter 9. Since the single sine wave correlation method is adopted as the calculation method, the waveform of N times integration by this single sine wave correlation method is used to calculate the harmonic component, the subharmonic component, from the waveform of the distortion output value and the response signal, Furthermore, random noise can be removed, and averaged amplitude and phase can be calculated.

【0021】また、歪出力値は位相情報が得られるので
正負符号が付けられた数値となり、CPU8のデータ記
憶部8bに振動応力データとして蓄積されていくことが
できる。
Since the phase information is obtained, the strain output value becomes a numerical value with a plus / minus sign, and can be accumulated as vibration stress data in the data storage section 8b of the CPU 8.

【0022】また、動翼2の翼面に複数貼付された歪ゲ
ージから得られる歪出力値を、チャンネルセレクター7
の切り替え操作により周波数応答解析装置5に随時入力
していくことができるので、自動的に振動応力データ分
布を得ることができる。
Further, the strain output values obtained from the strain gauges attached to the blade surface of the rotor blade 2 are used as the channel selector 7
Since it is possible to input data to the frequency response analysis device 5 at any time by switching operation, the vibration stress data distribution can be automatically obtained.

【0023】さらに、加振部4は、電動型加振器4a
と、ピエゾ型加振器4bで構成されているので、低周波
領域から高周波領域までの広範囲の周波数において振動
応力計測を行うことが可能となり、高精度の振動応力分
布データを得ることができる。なお、本実施例では、動
翼2に対する計測装置及び計測手順を示したが、静翼に
対しても同様に行うことができる。
Further, the vibrating section 4 is an electric type vibration exciter 4a.
Since it is composed of the piezo-type vibrator 4b, it becomes possible to perform vibration stress measurement in a wide range of frequencies from a low frequency region to a high frequency region, and highly accurate vibration stress distribution data can be obtained. In this embodiment, the measuring device and the measuring procedure for the moving blade 2 are shown, but the same can be applied to the stationary blade.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の振動応力分布計測装置は、以上
のように構成されているので、歪ゲージから得られる歪
出力値と、変位計から得られる応答信号の波形から高調
波成分、分調波成分、さらにはランダムなノイズが除去
され、平均化された振幅及び位相を算出することができ
るとともに、歪出力値が位相情報も得られるため、正負
符号が付けられた高精度な供試体の振動応力データ分布
を得ることができる。
Since the vibration stress distribution measuring apparatus of the present invention is configured as described above, the strain output value obtained from the strain gauge and the harmonic component from the waveform of the response signal obtained from the displacement gauge can be divided into Harmonic components and random noise are removed, and the averaged amplitude and phase can be calculated, and the distortion output value also obtains phase information. The vibration stress data distribution can be obtained.

【0025】しかも、供試体に複数貼付されている多数
の歪ゲージからの歪出力値情報を、チャンネルセレクタ
ーによるチャンネル切り替え制御により動歪計から随時
入力することができるため、自動的に供試体の振動応力
データ分布を得ることができる。
In addition, since the strain output value information from a large number of strain gauges attached to the test piece can be input from the dynamic strain gauge at any time by the channel switching control by the channel selector, The vibration stress data distribution can be obtained.

【0026】また、低周波領域から高周波領域までの広
範囲の周波数において振動応力計測を行うことが可能と
なり、高精度の供試体の振動応力分布データを得ること
ができる。
Further, it becomes possible to measure the vibration stress in a wide range of frequencies from the low frequency region to the high frequency region, and it is possible to obtain the vibration stress distribution data of the specimen with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の振動応力分布計測装置を示す概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view showing a vibration stress distribution measuring device of the present invention.

【図2】本発明に備えられた周波数応答解析装置の波形
解析の演算手法の基本を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the basics of a calculation method for waveform analysis of the frequency response analysis apparatus provided in the present invention.

【図3】周波数応答解析装置による歪出力値と応答信号
の波形解析の演算手法を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a calculation method for waveform analysis of a distortion output value and a response signal by a frequency response analysis device.

【図4】歪出力値と応答信号の波形を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing waveforms of a distortion output value and a response signal.

【図5】平均化された歪出力値と応答信号の波形を示し
た図である。
FIG. 5 is a diagram showing waveforms of averaged distortion output values and response signals.

【図6】本発明の振動応力分布計測装置を使用した計測
手順を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a measurement procedure using the vibration stress distribution measuring device of the present invention.

【図7】本発明の振動応力分布計測装置を使用した振動
応力分布計測データを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing vibration stress distribution measurement data using the vibration stress distribution measuring device of the present invention.

【図8】ジェットエンジンの各部の動静翼を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing moving and stationary blades of various parts of the jet engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定治具 2 動翼(静翼:供試体) 3 架台 4 加振部 4a 電動型加振器 4b ピエゾ型加振器 5 周波数応答解析装置 6 動歪計 7 チャンネルセレクター 8 CPU 8a コントロール部 8b データ記憶部 8c 出力部 9 変位計 1 Fixing jig 2 Moving blade (Static blade: Specimen) 3 Stand 4 Exciter 4a Electric exciter 4b Piezo exciter 5 Frequency response analyzer 6 Dynamic strain gauge 7 Channel selector 8 CPU 8a Control 8b Data storage unit 8c Output unit 9 Displacement meter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 供試体の表面全域に貼付された多数の歪
ゲージと、 低周波領域から高周波領域までの広範囲の周波数で前記
供試体を加振させる加振部と、 複数のチャンネルを有し、チャンネルの切り替えにより
所定の歪ゲージから歪出力値を得る動歪計と、 前記供試体の側部に配設されて供試体の応答信号を読み
取る変位計と、 歪出力値及び応答信号から振動応力データを得てデータ
記憶部に蓄えるCPUと、 動歪計とCPUとのデータ授受間に配設され、動歪計の
チャンネル切り替え制御を行うチャンネルセレクター
と、 前記供試体に対して所定共振周波数の正弦波を印加し、
かつ該正弦波の変化量を前記歪出力値及び応答信号から
検出するとともに、単一正弦波相関法による歪出力値と
応答信号の波形解析により、高調波成分、分調波成分さ
らにはランダムなノイズを除去して平均化された振幅と
位相を得る周波数応答解析装置と、を具備してなる振動
応力分布計測装置。
1. A large number of strain gauges attached to the entire surface of the specimen, a vibrating section for exciting the specimen at a wide range of frequencies from a low frequency region to a high frequency region, and a plurality of channels. , A dynamic strain gauge that obtains a strain output value from a predetermined strain gauge by switching channels, a displacement gauge that is arranged on the side of the specimen and reads the response signal of the specimen, and a vibration from the strain output value and the response signal. A CPU that obtains stress data and stores it in a data storage unit, a channel selector that is provided between the dynamic strain gauge and the CPU to exchange data, and that controls the channel switching of the dynamic strain gauge, and a predetermined resonance frequency for the sample. Apply the sine wave of
And the amount of change of the sine wave is detected from the distortion output value and the response signal, and the harmonic component, the subharmonic component, and the random component are further randomized by the waveform analysis of the distortion output value and the response signal by the single sine wave correlation method. A vibration stress distribution measuring device comprising: a frequency response analyzing device for removing noise to obtain an averaged amplitude and phase.
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