发动机的外管是航空发动机的主要部件，其振动系数是发动机管和管支断裂的主要原因。由于管道系统工作环境中温度的频繁变化和载荷的复杂性，管道的使用寿命和管道所承受的振动应力，装配引起的初始应力和焊接装配过程引起的损伤程度与许多其他因素密切相关，在每次试验中，整个发动机的振动值都是不同的。这些因素将导致同一管道在不同的时间被测量。在应力、振动频率、共振速度等方面存在一定的差异。因此，管道的振动应力试验必须在发动机生产完成前进行，以保证发动机的可靠性。

在试验过程中，对原型导管提出了三种改进方案，并分别测试了原型导管和改良导管的动应力，并对试验结果进行了比较，得出了最佳的改进方案。这三种方案是：

1.将原型导管由"u"改为"Ω"作为1导管。

2.原"U"导管上的压力测量接头取消为2导管。

3.将原"U"导管上的所有零件材料改为GH536，作为3导管。

试验器材

常温应变片、JH电阻应变仪

测试过程

应变片粘贴

在粘贴应变片之前，需要先将导管的贴片部位进行打磨，用酒精和丙酮擦拭，以保持粘贴部位的清洁。应变计粘贴后，需要加压、加温固化处理。将处理的应变片进行导线焊接，引线按照三线制进行。在管道系统中，应变片一般粘在管道两端和中间部位的管接头焊缝处，应变片的丝栅方向沿管道的轴向，为了保证测试到管路的最大动应力，在每个试验段上粘贴了两个应变片。两种应变片沿圆周方向的差值为90°，截面振动应力为两种应变片测量值的合力。

三线连接

在非常温条件下应变测量时，导线电阻受温度变化的影响产生热输出，许多场合下很难准确模拟出导线所要经历的温度变化状态，采用导线的三线链接方法来消除导线热输出的影响。在每个应变计引线上接出三根尺寸、长度和材料相同的导线，由于工作臂和补偿臂中的导线电阻相等，并处于同样的温度变化状态中，所产生的电阻变化能够互相抵消，起到温度补偿作用。在批产发动机的导管动应力试验中，由于试车台内温度变化较大，因此也采用三线法连接导线。

测试方法

在工程实践中，通常采用电阻应变计测量导管在工作过程中产生的应变，从而确定其应力的大小。振动应力测量一般采用电测法，即将粘贴应变计的被测导管安装在发动机上，再将应变计的引线通过屏蔽导线连接到动态应变仪上，通过动态应变仪对采集信号放大调理，再将调理后的数据信号传输到数据采集前端进行采集，通过FFT变换进行数据计算与分析。

粘贴在被测零件上的电阻应变计感受零件振动变形，产生电阻变化，电阻变化引起电路输出电压变化。通过胡克定律计算振动应力值，而应变量与输出电压成线性关系，通过测量输出电压变化间接测量出零件振动应力值。由于测试主应力方向不明确，应将两点的应力值按进行合成应力计算。如果同一转速下有两个或两个以上激振频率的振动应力，则对个应力值求均方根植。

将导管在发动机上安装固定，整个管路动应力测试试验按专用试车程序进行。先将原型导管安装在发动机上，然后再一次换上1、2、3、分别进行测试，整个试验共开车四次。试验结果见表格。

结论

1.整个试车过程中，应变片都完好无损，信号正常，采集数据稳定。

2.从整个试验对比结果来看，1导管的振动应力值最小，即将导管由“U”型改成“Ω”型的方案最好。

以上就是电阻应变仪对发动机外部管道的应力测试实验。