零件冲击试验方法 第1部分 液滴射流靶向冲击试验

ICS49.020

CCSV36

团体标准

T/CSAA2X—2024

零件冲击试验方法

第1部分：液滴射流靶向冲击试验

Impacttestingmethodforcomponents

Part1：Dropletjettargetedimpacttest

（征求意见稿）

2024-X-XX发布2024-XX-XX实施

中国航空学会发布

T/CSAA2X-2024

目录

目录............................................................................1

前言............................................................................2

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4一般要求..........................................................................2

4.1试验目的...................................................................2

4.2试验环境...................................................................2

4.3试验人员...................................................................2

4.4试验件.....................................................................2

4.5试验项目...................................................................4

5试验设备与仪器....................................................................4

5.1分析天平...................................................................4

5.2光学显微镜.................................................................4

5.3烘箱.......................................................................4

5.4水平尺.....................................................................4

5.5测角仪.....................................................................4

5.6射流冲击设备...............................................................5

6详细要求..........................................................................6

6.1试验程序...................................................................6

6.2试验数据录取和处理.........................................................8

6.3试验数据有效性评定.........................................................8

6.4试验报告...................................................................8

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T/CSAA2X-2024

零件冲击试验方法第1部分：液滴射流靶向冲击试验

1范围

本文件规定了零件进行液滴射流靶向冲击试验的试验目的、试验环境、试验设备仪器、试验人

员、试验样品、试验项目、试验程序、试验数据录取和处理、试验结果评定、试验报告等方面要求。

本文件适用于使用射流模拟液滴，对航空零件固体试验件表面产生重复靶向冲击试验，并对其

造成侵蚀或损伤的试验测试。本标准不适用于使用旋转装置法模拟的固体试验件因液滴的分布式重

复离散冲击而被侵蚀或损坏的试验测试。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本

文件。凡是不注日期引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T30789.4色漆和清漆涂层老化的评价缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标识

第4部分：开裂等级的评定

GB/T30789.5色漆和清漆涂层老化的评价缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标识

第5部分：剥落等级的评定

3术语和定义

下列定义的术语适用于本文件。

3.1

射流jet

头部呈圆弧状且具有一定曲率，用于模拟球形液滴冲击的高速水团。

3.2

冲击角度impactangle

水射流速度矢量与冲击表面法线的夹角。

3.3

射流等效直径equivalentdiameterofjet

射流前缘曲率半径的二倍，用于表示射流模拟同等直径的球形液滴冲击。

3.4

喷嘴nozzle

具备特定的内腔结构，使产生的射流满足模拟球形液滴的需求。

3.5

损伤damage

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因暴露于液体冲击侵蚀中，试验件受到的任何影响，包括材料损失、表面变形或微观结构、性

能以及包括外观的任何其他变化。

3.6

冲击频率impactingfrequency

试验件每秒钟受到冲击的次数。

3.7

冲击速度impactspeed

射流头部接触试验件表面时的瞬时速度。

3.8

损伤阈值速度damagethresholdvelocity

在给定的射流等效直径和冲击次数下，刚发生可见损伤时对应的液滴冲击速度。

3.9

绝对损伤阈值速度absolutedamagethresholdvelocity

对于给定的射流等效直径，当冲击速度小于绝对损伤阈值速度时，无论冲击次数为多少，试验

件都不会发生损伤。

3.10

损伤冲击次数numberofdamageshocks

在特定的射流等效直径和冲击速度下，刚发生可见损伤时对应的冲击次数。

4一般要求

4.1试验目的

利用头部呈圆弧状且具有一定曲率的高速射流冲击，模拟球形液滴对零件固体表面试验件产生

靶向冲击试验，并对其造成侵蚀或损伤。通过记录并对比不同试验件的损伤阈值速度，研究不同类

型试验件的耐液体侵蚀性能。通过观察试验件的损伤演化过程，为详细研究特定材料损伤的性质和

发展，探究其损伤机制，或研究试验变量对其损伤的影响提供依据。

4.2试验环境

试验环境应满足以下要求：

a)试验环境应满足零件服役的真实环境，或由试验任务书规定。

b)对于试验温度有规定的，应在规定温度士2℃范围内进行。如果没有规定，试验应在23℃

士5℃范围内进行。

4.3试验人员

试验人员应熟练掌握试验室的业务知识，熟悉试验设备、仪器、仪表及安全设施的使用方法和

安全操作规程，并会正确操作。试验人员上岗前应经过相应的上岗培训并取得相应资质。

4.4试验件

4.4.1试验件形状和尺寸

试验件为平板型，推荐尺寸为200×100（单位为毫米），如图1所示.

试验件厚度k为试验件的实际厚度，或测试时将厚度作为研究变量。其他符合试验设备和测试

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目的的试验件类型也可使用。

图1平板型试验件

4.4.2试验件数量

试验件数量按试验任务书规定。

4.4.3试验件类型

试验件类型主要有三类：

a)金属试验件。

b)复合材料试验件。

c)涂层材料试验件。

4.4.4试验件制备

4.4.4.1金属试验件

金属试验件的制备应满足以下要求：

a)试验件可从板材切割而成，试验件的切割过程应避免表面加工硬化，采用正确的加工方法

确保试验件的平直度和平行度；

b)所有试验件应附带合格证或质量证明文件。

4.4.4.2复合材料验件

复合材料试验件的制备应满足以下要求：

a)试验件的制备应按照供应商推荐方法或符合相关方商定的要求；

b)试验件的暴露表面不宜进行机械加工；

c)所有试验件应附带合格证或质量证明文件。

4.4.4.3涂层材料试验件

涂层材料试验件的制备应满足以下要求：

a)试验件由涂覆在标准化基材上的涂层组成；

b)试验件的制备应按照供应商推荐方法或符合相关方商定的要求，包括规定的表面处理方法、

固化方法和涂覆后处理方法。

4.4.5试验件安装

试验件安装应满足以下要求：

a)用于安装试验件夹具的设计应便于试验件的安装、调整，重复移除、清洁和称重，撞击过

程中不干涉试验件变形，不妨碍速度测量系统和摄像系统的工作；

b)试验件夹具应能进行角度调节，模拟不同角度的射流冲击，试验件夹具如图2所示；

c)试验件四边均匀夹持，以减少由于夹持力引起的试验件局部应力（尤其对于脆性材料），

宜使用皮筋或双面胶将试验件固定于夹具的试验件安装平面上。

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图2试验件夹具示意图

4.4.6标识

应对试验件进行标识，以相互区分，且确保可追溯性。标识不应对试验造成影响，也不应受试

验影响。

4.5试验项目

4.5.1射流冲击速度影响试验

仅改变射流的冲击速度，以探究射流速度对材料损伤的影响。

4.5.2射流等效直径影响试验

仅改变射流等效直径，以探究射流等效直径对材料损伤的影响。

4.5.3冲击角度影响试验

仅改变射流冲击角度，以探究冲击角度对材料损伤的影响。

4.5.4冲击频率影响试验

仅改变射流冲击频率，以探究冲击频率对材料损伤的影响。

5试验设备与仪器

5.1分析天平

天平精度不低于0.1mg。

5.2光学显微镜

放大倍数不低于50倍且具有拍照功能。

5.3烘箱

能控制在(50士3)℃或其他商定的温度士3℃，用于烘干试验件。

5.4水平尺

精度1mm，用于标定高速摄像机。

5.5测角仪

安装试验件时测量试验件的受冲击角度，精度不低于1°。

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5.6射流冲击设备

5.6.1单射流靶向冲击装置

5.6.1.1基本组成

单射流冲击装置主要用于对试验件产生单次或少量多次的靶向冲击。单射流冲击装置主要由发

射系统、射流发生装置、高速摄像机、夹具、防飞溅罩组成，可根据需求配置，如图3所示。

图3单射流靶向冲击装置示意图

5.6.1.2发射系统

发射系统用于发射弹托弹丸，该系统主要由空气压缩机、气室、电磁阀控、炮管等部分组成：

a)空气压缩机能力应与压力容器匹配，能在较短时间内使压力容器内达到试验所需压力；

b)依据发射体的重量和射出速度来设计气室的容积和允许工作压力；

c)电磁阀控应在充气过程中不漏气，在发射时保证压缩空气在瞬间全部快速通过；

d)炮管应是一根内壁光滑的钢管，内径和长度依据发射体重量、射出速度及对空气炮全面性

能的要求来选定。

5.6.1.3射流发生装置

射流发生装置用于产生形态满足模拟要求的射流，主要由喷嘴、橡胶圆盘和弹体组成：

a)喷嘴的内腔结构经过结构设计，保证其产生的射流形态满足要求，喷嘴内壁应保证较好的

光滑度，射流出口处保证无毛刺；

b)橡胶圆盘的尺寸应与喷嘴末端直径匹配，保证水不泄露。

5.6.1.4高速摄像机

高速摄像机用于记录射流头部接触试验件前的形态，通过前期标定，对射流等效直径、射流冲

击速度进行计算。高速摄像机拍摄时，应使用铺助光源，确保高速摄像机能够清晰的拍摄冲击全过

程。

5.6.1.5防飞溅罩

防飞溅罩用于防止试验时有弹脱或试验件碎片飞出，应在试验前加盖于试验件夹具周围。

5.6.2连续射流靶向冲击装置

5.6.2.1基本组成

连续射流靶向冲击装置主要用于产生高频多次的重复冲击，其主要由高速射流发生装置、射流

切割机构、高速摄像机、夹具、防飞溅罩组成。如图4所示。

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图4连续射流靶向冲击装置

5.6.2.2高速射流发生装置

高速射流发生装置满足以下要求：

a)高速射流发生器主要由数控超高压水射流切割机组成，试验中通过调节水泵的压力旋钮，

改变水压，进而改变射流冲击速度；

b)射流冲击速度应在80m/s—600m/s可调；

c)通过改变喷嘴的口径来改变射流前缘的直径。

5.6.2.3射流切割机构

射流切割机构满足以下要求：

a)射流切割机构通过电机带动边缘有开孔的旋转圆盘，对水射流进行切割，形成分段水柱以

模拟高速雨滴；

b)通过改变电机的转速或圆盘边缘的开孔数，改变射流的冲击频率；

c)为防止实验时水雾溅射损坏电机，将电机与接线裸露部分用聚乙烯塑料包裹起来。

5.6.2.4高速摄像机

高速摄像系统要求同5.6.1.4。

5.6.2.5防飞溅罩

防飞溅罩要求同5.6.1.5。

6详细要求

6.1试验程序

6.1.1射流冲击速度影响试验

6.1.1.1对待测试验件进行外观检查，有初始缺陷、对于不符合要求的试验件，应予以作废。

6.1.1.2仔细清洁和干燥试验件，对于金属试验件的初始清洁，建议使用硬毛刷或非研磨布和合适的

挥发性溶剂进行擦洗。对于非金属试验件，请咨询制造商，了解首选的清洁方法。

6.1.1.3按照试验任务书设置好相关环境条件，对设备产生射流的速度进行预测试，通过调节设备的

相关参数，将射流速度调至目标值。

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6.1.1.4将试验件安装在夹具上，并加盖防飞溅罩，开始对试验件进行冲击，用高速摄像机记录并测

量射流的速度，待冲击次数达到设定值或试验件出现目视损伤时，暂停试验，取下试验件。

6.1.1.5用显微镜或其他仪器测量试验件损伤的相关参数，记录该损伤对应的冲击参数以及损伤情况。

6.1.1.6调节设备相关参数，增大或减小冲击速度，并重复步骤6.1.1.3、6.1.1.4、6.1.1.5，形成速度

梯度，记录不同冲击速度对应的损伤参数。

6.1.2射流等效直径影响试验

6.1.2.1对待测试验件进行外观检查，有初始缺陷、对于不符合要求的试验件，应予以作废。

6.1.2.2仔细清洁和干燥试验件，对于金属试验件的初始清洁，建议使用硬毛刷或非研磨布和合适的

挥发性溶剂进行擦洗。对于非金属试验件，请咨询制造商，了解首选的清洁方法。

6.1.2.3按照试验任务书设置好相关环境条件，对设备产生射流的速度以及等效直径进行预测试，通

过调节设备的相关参数，将射流速度调至目标值，并记录此时设备所使用的喷嘴尺寸以及对应的射

流等效直径。

6.1.2.4将试验件安装在夹具上，并加盖防飞溅罩，对试验件进行冲击，用高速摄像机记录并测量射

流的速度，待冲击次数达到设定值或试验件出现目视损伤时，暂停试验，取下试验件。

6.1.2.5用显微镜或其他仪器测量试验件损伤的相关参数，记录该损伤对应的冲击参数以及损伤情况。

6.1.2.6更换其余尺寸的喷嘴，重复步骤6.1.2.3、6.1.2.4、6.1.2.5，增大或减小射流等效直径，使其

形成一定梯度，记录不同射流等效直径对应的损伤参数。

6.1.3冲击角度影响试验

6.1.3.1对待测试验件进行外观检查，有初始缺陷、对于不符合要求的试验件，应予以作废。

6.1.3.2仔细清洁和干燥试验件，对于金属试验件的初始清洁，建议使用硬毛刷或非研磨布和合适的

挥发性溶剂进行擦洗。对于非金属试验件，请咨询制造商，了解首选的清洁方法。

6.1.3.3按照试验任务书设置好相关环境条件，对设备产生射流的速度进行预测试，通过调节设备的

相关参数，将射流速度调至目标值。

6.1.3.4将试验件安装在试验件架上，并加盖防飞溅罩，对试验件进行冲击，用高速摄像机记录并测

量射流的速度，待冲击次数达到设定值或试验件出现目视损伤时，暂停试验，取下试验件。

6.1.3.5用显微镜或其他仪器测量试验件损伤的相关参数，记录该损伤对应的冲击参数以及损伤情况。

6.1.3.6调节试验件架的角度，增大或减小射流冲击角度，使其形成一定梯度，重复步骤6.1.3.3、6.1.3.4、

6.1.3.5，记录不同射流冲击角度对应的损伤参数。

6.1.4冲击频率影响试验

6.1.4.1对待测试验件进行外观检查，有初始缺陷、对于不符合要求的试验件，应予以作废。

6.1.4.2仔细清洁和干燥试验件，对于金属试验件的初始清洁，建议使用硬毛刷或非研磨布和合适的

挥发性溶剂进行擦洗。对于非金属试验件，请咨询制造商，了解首选的清洁方法。

6.1.4.3按照试验任务书设置好相关环境条件，对设备产生射流的速度进行预测试，通过调节设备的

相关参数，将射流速度调至目标值。

6.1.4.4将试验件安装在试验件架上，并加盖防飞溅罩，对试验件进行冲击，用高速摄像机记录并测

量射流的速度，待冲击次数达到设定值或试验件出现目视损伤时，暂停试验，取下试验件。

6.1.4.5用显微镜或其他仪器测量试验件损伤的相关参数，记录该损伤对应的冲击参数以及损伤情况。

6.1.4.6调节设备相关参数，增大或减小冲击频率，使其形成一定梯度，并重复步骤6.1.4.3