权立宝

（中国航发燃气轮机有限公司）

0 引言

涡轮盘作为燃气轮机关键部件之一，叶片与轮盘质量及转速引起的离心力、温度梯度产生的热应力以及相关零件非协调变形的附加应力是其受到的典型载荷[1，2]。离心载荷和温度载荷的不同步，轮盘复杂几何导致的应力不均匀和梯度，是其典型的载荷分布特征，且轮盘的工作环境非常恶劣[3]，使其受载情况更加复杂。轮盘工作时一旦破坏，往往造成无法挽回的灾难性损失。因此，轮盘的设计必须考虑材料、强度、振动、寿命以及加工工艺性等问题，尽可能地提升轮盘的可靠性。

在实际工程应用中，常采用有限元方法对轮盘机组的强度进行计算和校核。袁定军等[4]通过有限元分析软件对某机型飞轮强度进行了计算，讨论了飞轮的强度及热应力，为飞轮的结构优化提供有效的依据。童正明等[5]针对涡轮增压器离心压气机叶轮轮盘边缘断裂故障，建立压气机三维模型，进行有限元强度分析和有限元模态分析。张同桐等[6]分析了在实际工况下叶轮表面的von-Mises应力分布，发现在叶片进口边，尤其是叶顶和叶根位置应力最大。为了减小叶轮局部位置上最大von-Mises应力，分别对叶片与轮盘、轮盖的连接处倒圆进行了分析。赵明等[7]为了分析某烟机轮盘在受损修复后的使用寿命，采用有限元方法对该轮盘在修复前后不同工作状态下的强度和寿命进行了分析比较，给出了修复后轮盘安全系数和工作寿命的变化，确定修复后轮盘的安全系数。……