利用UG软件建立航空发动机高压涡轮盘有限元模型,并用ANSYS软件进行了网格划分。对构件各状态下的应力、温度场进行计算分析,从而确定危险部位。根据热强参数方程,计算高压涡轮盘在不同工作状态下的蠕变寿命,从而得到其蠕变寿命载荷谱。对高压涡轮盘蠕变寿命载荷谱进行提取,并以蠕变寿命消耗线性叠加原理为基础,对高压涡轮盘的蠕变寿命进行等效计算。研究结论为高压涡轮盘蠕变寿命预测提供了依据。

通过三维裂纹扩展有限元仿真分析与低循环疲劳裂纹扩展试验相结合,研究了某高压涡轮盘损伤容限特征。基于有限元仿真分析获得的螺栓孔部位的应力和变形,开展了三维裂纹扩展寿命仿真计算,得到裂纹扩展速率的计算值。在轮盘低循环疲劳试验中,通过螺栓孔内壁面处定期荧光渗透检测和裂纹长度检测,记录了裂纹发展情况;在轮盘破裂后,通过疲劳断口扫描电镜观察,获得了裂纹扩展特征。结果表明,仿真计算与试验断口分析得到的裂纹前沿扩展历程、裂纹扩展寿命之间均存在较好的一致性。