陆山，李波

（西北工业大学动力与能源学院，西安710072）

考虑表面加工缺陷的轮盘疲劳寿命分析方法

陆山，李波

（西北工业大学动力与能源学院，西安710072）

为了将表面加工状态引入零构件概率寿命分析中，提出并建立了考虑表面加工缺陷的轮盘疲劳寿命分析方法。将孔的表面加工缺陷简化为表面裂纹和/或角裂纹，导出裂纹深度密度函数；借助裂纹应力强度因子经验公式及有限元分析，提出轮盘孔边裂纹应力强度因子计算的推广经验公式方法。建立了3种考虑表面缺陷尺度分布时轮盘概率寿命计算方法。以钛合金盘为例，在获得的表面缺陷分布条件下，计算了给定寿命的轮盘疲劳寿命失效概率及故障率。仿真结果表明：采用该方法可以将表面加工缺陷对疲劳寿命的影响引入构件寿命评估体系。

表面加工缺陷；疲劳寿命；应力强度因子；裂纹扩展；失效概率；故障率；轮盘

0 引言

轮盘是航空发动机最重要的承力构件之一，结构复杂，成本昂贵，工作条件恶劣，一旦损坏，后果往往是灾难性的。轮盘在服役期间承受着重复作用的疲劳载荷，其设计必须遵守相关结构的强度准则，要求具有足够的低循环疲劳寿命，以及损伤容限特性，来满足可靠性和耐久性[1]。在发动机轮盘的实际加工中，会不可避免地产生加工缺陷，如果在应力危险部位（特别是在盘的孔边）出现了明显的加工缺陷，则可能会对其寿命产生较大影响。因此，在轮盘寿命预测时，应该考虑加工刀痕对寿命的影响，这也是轮盘损伤容限设计要求研究的内容。……