聂徐庆 周恩民 肖卫华 顾恒庆 廖达雄

（1.中国空气动力研究与发展中心；2.江苏新扬新材料股份有限公司；3.上海电气鼓风机厂有限公司）

0 引言

对于承受复杂交变载荷的压缩机关键结构件（如叶轮、叶片等），其破坏往往是从微小缺陷处开始的[1-2]。因此，在满足静强度和疲劳强度的基础上，有必要开展损伤容限计算，以评估其抵抗微小裂纹扩展的能力，从而指导零部件选材并评估其服役寿命[3-4]。

作为一种较新的设计理念，结构件的损伤容限评估使用断裂力学的理论，采用经典公式或者有限元方法，计算微裂纹的萌生、扩展以及断裂过程[3]。工程上一般采用经典公式方法进行保守计算。

本文为评估某风洞压缩机叶根钛合金连接件的运行风险，基于经典断裂力学开展了损伤容限评估，计算结果可预测叶根使用寿命，并指导机组后续的运行维护。

1 分析对象

1.1 结构介绍

某风洞轴流压缩机是整个设备的关键部件之一，为风洞试验提供高品质循环气流。压缩机采用碳纤维叶片，叶根连接部位结构如图1所示。叶根为碳纤维波纹槽与钛合金连接件配合结构，材料为超低间隙等级的α+β相钛合金Ti-6Al-4V ELI。钛合金开环承受整个叶片的离心力，而钛合金整环限制开环的外张，二者是叶片组件的关键部件，直接关系到叶片承载的可靠性，并影响到机组服役的安全性和寿命。叶根钛合金材料在宽温域多工况条件下需要承受复杂的交变载荷。叶片组件的工作温度范围约为110K～323K，转速范围为0～946r/min。……