苏俊卿，李林骏

(中国航发四川燃气涡轮研究院，四川绵阳 621000)

1 引言

轮盘是航空发动机的断裂关键件，一旦破裂，会导致灾难性后果[1]。为保证航空发动机的安全性，国内外航空发动机规范和适航标准均对轮盘的强度设计提出了严格的要求，明确规定了轮盘的破裂转速储备设计要求[2-3]。如美国发动机结构完整性大纲军用标准[2]规定，轮盘的最低破裂转速不得低于最大允许稳态转速的122%。

根据规范要求，航空发动机结构设计时需要对轮盘构型进行设计优化，以保证其具有足够的破裂转速储备。国内外学者提出和发展了多种轮盘破裂转速预测方法[4-15]，如平均应力法、局部应变法、小变形解析法、大变形解析法等。在众多方法中，基于残余变形或塑性失稳准则的大变形有限元分析方法，主要利用轮盘材料的弹塑性本构模型来预测破裂转速，不需要通过实际轮盘破裂试验来修正方法本身，方便用于方案阶段的轮盘设计和优化。然而轮盘材料性能具有分散性，使用该方法进行破裂转速预测时，有必要了解和掌握材料性能分散性对其结果的影响规律。

本文针对GH4169轮盘，根据其拉伸性能数据，采用基于塑性失稳准则和大变形有限元分析方法，分别通过双线性、多线性和非线性三种轮盘材料本构模型来描述轮盘材料变形行为，分析材料性能分散性对轮盘破裂转速计算结果的影响。

2 基于双线性本构模型的轮盘破裂转速分析

利用双线性本构模型描述GH4169合金材料的弹塑性行为，通过大变形有限元分析方法计算GH4169 轮盘的破裂转速。……