罗宇晴，蔚夺魁（.北京0中学，北京0009；.中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳005）



航空发动机新旧叶片疲劳强度对比分析

罗宇晴1，蔚夺魁2
（1.北京101中学，北京100091；2.中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015）

摘要：对航空发动机新旧风扇工作叶片进行疲劳强度对比分析，通过扫频法测定其一阶共振频率，并在一阶共振频率下对叶片进行激振，测试其对应3×107次循环时的高周疲劳极限。采用单样本t检验的方法对试验结果进行统计分析，获得风扇工作叶片新叶片对应95%置信度的疲劳极限为432.38 MPa，旧叶片对应95%置信度的疲劳极限为353.18 MPa，旧叶片的疲劳极限相对于新叶片明显降低。

关键词：航空发动机；风扇叶片；高周疲劳；疲劳极限；有限元计算扫频；t检验

Key works：aero-engine；fan blade；high cycle fatigue；fatigue limit；FEM sweeping method；t-test

1　引言

叶片是航空发动机的关键零件，其失效是导致发动机故障的一个主要模式。风扇叶片在工作过程中因受到不均匀流场等因素作用会发生较高频率的振动，可能在较短的时间内达到疲劳寿命而失效，出现掉角甚至断裂故障。统计结果表明，发动机叶片振动引起的叶片疲劳断裂故障，占到发动机故障总数的30%左右［1］，为此风扇叶片的高周疲劳问题引起研究者的广泛关注。

目前，众多研究者对叶片失效问题展开了分析，但大多主要通过断口分析等［2-6］来研究叶片失效的机理和原因。Witek［7-9］主要利用试验方法，对涡轴发动机压气机叶片的高周疲劳特性进行了一系列研究，但其对叶片振动时应力分布等问题描述得较简单，且试验数量有限，没有给出含置信度的叶片疲劳极限。……