■ 荆甫雷 张常贤 王希影 贾真 唐诗白 刘金龙 吴长波 黄劲东 / 中国航发研究院潘兵 / 北京航空航天大学 符泰然 / 清华大学

涡轮叶片应变、温度非接触测试技术克服了传统测试的干扰流场、破坏被测件等缺点，可以为热端部件结构设计与强度寿命评估提供更为可靠的技术支撑。

航空发动机涡轮叶片服役时承受着复杂交变的多场耦合载荷和环境作用，在强时变、大梯度的温度场与应力场耦合作用下极易产生疲劳裂纹、掉块等故障（如图 1所示），造成整机/部件性能恶化，危及发动机的安全性和可靠性。对涡轮叶片应变场、温度场及其变化历程的精准刻画是认识材料损伤演化过程和结构寿命评估的基础。涡轮转子叶片除承受离心力、气动力、振动等交变机械载荷外，还有外部高温燃气和内部高压冷气共同作用产生的热应力，热应力与机械应力耦合造成叶片疲劳损伤累积乃至破坏（如图 2所示）。目前传统的单点、单参数或峰值测量无法描述服役过程中叶片应变、温度场稳态和瞬态分布及二者的耦合作用，而基于光学原理的非接触测试技术则克服了接触式测试干扰流场、破坏被测件等缺点，具有很高的研究价值。

图2 发动机I类循环涡轮叶片上的热-机械耦合载荷示意

应变非接触测量技术现状

高温环境下应变非接触测量技术概况

目前用于材料表面全场高温变形的非接触式光学测量方法主要有云纹干 涉（moire interferometry，MI）、 电子散斑干涉（electronic speckle pattern interferometry，ESPI）和数字图像相关（digital image correlation，DIC） 等方法。……