某型发动机涡轮叶片的蠕变寿命分析

柯铭亮，杨伟锋，丁玉亭，薛伦生

（1.空军工程大学 导弹学院，陕西 三原713800；2.解放军93704部队装备处，北京 通州101149）

航空发动机涡轮叶片构件，长期在高温和循环载荷共同作用下工作，疲劳-蠕变交互作用导致的断裂，是此类热锻构件失效的主要原因[1]。而对于航空发动机，涡轮转子及叶片作为燃气轮机关键零部件，在工作中承受着很大的热负荷、离心力、气流力。由于其工作条件恶劣，使得涡轮盘叶片成为故障多发的零部件，其寿命直接决定了燃气轮机的使用寿命，涡轮叶片在高温燃气和循环载荷下的工作可靠性，将直接影响飞行安全性以及发动机的使用寿命[2～5]。

因此，对于涡轮叶片蠕变寿命的研究，将对提高涡轮叶片设计以及航空发动机整体可靠性提升，都有十分显著的作用。

1 研究方法

通过采用比较研究法以及数值模拟的研究方法，对涡轮叶片进行模拟计算，利用已选择的蠕变寿命预测方法，对所给的叶片模型进行计算模拟；首先对所给的模型进行合理的简化，根据叶片的结构特点和载荷分布划分网格，再导入ANSYS进行模拟计算。对叶片进行热分析以及应力分析。

（1）热分析。选取最高温度作为主要计算状态。由涡轮叶片的热源和结构，在有限元模型中构成热边界条件进行模拟计算。

（2）应力分析。由资料中可以得到叶片的载荷，并结合飞行状态计算，可知各个状态下的温度场和应力载荷，进而进行有限元分析。计划选取温度最高部位、叶根叶背叶尖、叶身应力最大点进行考核计算。……