黄红梅，赵凯，贾文斌，潘磊，方磊，周柏卓

(1. 南京航空航天大学 江苏省航空动力系统重点实验室，江苏 南京 210016；2. 中国航空发动机集团 沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015)

0 引言

航空发动机的核心部件，如压气机盘和涡轮盘的可靠性直接影响飞行器的安全。由于压气机盘和涡轮盘承受复杂的载荷，即使在满足静强度要求的条件下，也会发生疲劳失效以至破裂。因此，研究轮盘的破裂转速对预测压气机盘和涡轮盘的破裂转速具有重要意义。

断裂力学是研究结构和材料失效的一门学科，但传统断裂力学不适用于大范围屈服构件或整体屈服构件。近年来，基于弹塑性断裂力学的内聚力模型(cohesive zone model，CZM)因其模拟裂纹扩展简单且有效而广泛应用。内聚力模型的概念由BARENBLATT G I[1-2]提出，并考虑了脆性材料的有限强度。DUGDALE D S[3]将内聚力模型用于研究裂纹尖端的屈服及塑性区的尺寸。HILLERBORG A等[4]率先将内聚力模型用于研究混凝土材料的断裂过程。内聚力模型常常用于模拟事先已知裂纹路径的裂纹扩展过程[2-3]。广泛使用的内聚力模型有双线性内聚力模型(bilinear cohesive zone model)[5]、梯形内聚力模型(trapezoidal cohesive zone model)[6]、光滑梯形内聚力模型(softening trapezoidal cohesive zone model)[7]、指数内聚力模型(exponential cohesive zone model)[8]、多项式内聚力模型(polynomial cohesive zone model)[9]等。内聚力模型已成功用于研究各种材料的裂纹扩展，如复合材料[10]、非均质材料[11]、沥青混凝土[12]及粘接界面[13]等。

BERT C W和PAUL T K[14]基于平面弹性理论研究轮盘破裂转速时，未考虑裂纹扩展的影响。本文以含径向初始裂纹的轮盘为研究对象，引入内聚力模型模拟轮盘的裂纹扩展过程并预测破裂转速，验证内聚力模型的有效性。……