牟园伟，陆　山（.中航空天发动机研究院有限公司，北京0304；.西北工业大学动力与能源学院，西安7007）

涡轮盘持久及低周疲劳寿命可靠性评估

牟园伟1，陆山2
（1.中航空天发动机研究院有限公司，北京101304；2.西北工业大学动力与能源学院，西安710072）

摘要：为评估涡轮盘持久及低周疲劳寿命可靠性，考虑涡轮盘材料及载荷的分散性，采用响应面法与蒙特卡洛法相结合的方法，建立涡轮盘持久寿命可靠性分析模型。对给定中间以上状态工作时间400 h的涡轮盘进行持久寿命可靠度计算，并考察应力松弛效应对涡轮盘持久寿命的影响。在持久寿命可靠性分析的基础上，根据Miner线性累积损伤理论，对考虑蠕变损伤的涡轮盘低周疲劳寿命进行可靠性评估。结果表明，该涡轮盘满足400 h持久寿命、寿命安全系数1.5，及1 500周低周疲劳寿命、寿命安全系数2.0的使用要求。

关键词：航空发动机；涡轮盘；可靠性；蠕变累积损伤；蒙特卡洛法；响应面法；应力松弛

1　引言

航空发动机各部件中，涡轮盘承受的离心载荷及热载荷最为苛刻。由于涡轮盘的破坏大多会造成非包容性破坏，所引起的后果往往是一、二类事故，因此对其进行强度和寿命分析尤为重要。由于高温、高载荷的特殊工作环境，涡轮盘主要存在蠕变失效和低周疲劳失效两种失效模式。针对这两种失效模式，如何通过数值仿真手段更有效地评估涡轮盘持久寿命及低周疲劳寿命可靠性，是国内外学者研究的一个重要课题。要实现涡轮盘持久及低周疲劳寿命可靠性的准确评估，需要将可靠性分析方法与高温构件持久寿命和低周疲劳寿命预测方法结合起来考虑。……