王丽娜 柳礼 李汝勇

摘要：通过ANSYS建立带有裂纹的压气机叶轮有限元模型，并对裂纹处的网格进行细化，且分析叶轮的载荷和边界条件;在不同裂纹尺寸下计算其强度和刚度，计算结果显示：叶轮中心孔中与轮盘最大半径对应位置处应力最大;径向方向叶轮出口处的叶尖变形最大，轴向方向轮背向叶片方向发生变形，叶片向轮背方向发生变形;分析了不同裂纹长度和裂纹宽度下，裂纹孔口区域内的最大应力，并通过曲线拟合得到了裂纹孔口处的最大应力随着裂纹的长度呈现指数增长，随着裂纹的宽度呈现线性增长。

关键词：压气机叶轮;有限元法;强度;刚度;裂纹尺寸

1 引言

随着技术的发展以及新能源汽车带来的挑战，市场对燃油汽车的燃油效率的要求不断提到[1-3]，车用涡轮增压器作为提高燃油效率的必要工作部件，其工作转速也不断提高[4]。高转速下涡轮增压器压气机的强度必须得到保证，但由于加工过程以及叶轮的长时间工作，压气机不可避免的出现裂纹[5-7]，本文基于ANSYS对带有裂纹缺陷的压气机强度和刚度进行有限元建模和分析，分析裂纹参数对压气机应力和变形影响，本文的研究对压机裂纹故障分析具有指导意义。

2 压气机叶轮三维模型

某乘用轿车涡轮增压器的压气机叶轮三维模型如下图 1所示，其中包含了9个长叶片和9个短叶片，轮盘的最大直径为158mm，轴向长度为60mm，中心口的最小直径为15.2mm

2叶轮叶片根部的裂……