论文摘要：涡轮叶片低循环疲劳/蠕变概率寿命预测与寿命增长评估

航空发动机涡轮叶片在高转速、高温等严酷环境中工作，所承受的循环应力水平和温度较高，低循环疲劳和蠕变是其主要的损伤模式。外场使用表明：涡轮叶片的故障率较高，一旦发生事故往往造成严重的后果，对整机的安全可靠运行产生严重影响，因此，研究航空发动机涡轮叶片的低循环疲劳/蠕变寿命有着重要的现实意义。研究表明影响涡轮叶片寿命的因素都存在着一定的随机性，传统寿命预测方法采用安全系数来近似考虑这种随机性，往往会造成预测结果偏保守，未能充分发挥材料的寿命潜能，必须采用概率方法对其进行寿命预测。同时，由于航空发动机的设计载荷谱与使用载荷谱之间均存在着一定的差异，使用载荷谱往往比设计载荷谱“偏轻”，因此，通过对载荷谱研究从而对发动机涡轮叶片进行基于载荷谱的寿命增长评估，可以充分挖掘其寿命潜力。本文研究了从基于参数不确定性和概率特性的航空发动机涡轮叶片载荷谱编制、热-弹塑性蠕变有限元分析、低循环疲劳/蠕变寿命预测直至寿命增长评估的完整分析流程，并对现役某先进典型航空发动机涡轮叶片进行了实例分析。首先，确定了航空发动机涡轮叶片设计载荷谱与使用载荷谱及其概率特性；然后，考虑材料参数和载荷参数随机性，通过响应灵敏度分析建立叶片概率分析模型，进而计算涡轮叶片在不同载荷作用下的应力/应变响应及其概率特性；接着，分别建立了在低循环疲劳、蠕变以及两者耦合作用失效模式下涡轮叶片概率寿命预测模型；最后，对某先进典型航空发动机涡轮叶片进行概率寿命预测和寿命增长评估。

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