叶根倒角模拟件设计

艾 兴 ，米 栋 ，2，李 坚 ，王佰智 ，魏 巍 ，2，张志佾

（1.中国航发湖南动力机械研究所，2.中国航空发动机集团航空发动机振动技术重点实验室：湖南株洲412002；3.中国航空发动机研究院，北京101304）

0 引言

涡轮叶片在高速旋转过程中要承受高温、高压、频变气动力、周期性变化的离心力等作用而极易产生疲劳和蠕变等失效[1]。为了满足气动和结构要求，典型涡轮叶片呈现较为复杂的几何形状，主要由叶身、缘板、伸根、榫头4 部分组成，为了提高涡轮效率和解决叶片振动问题，有些涡轮叶片的叶身顶端带冠。结合截面变化情况来看，从榫齿至叶冠经历了逐渐扩张（榫齿至伸根）、突然扩张（缘板）、突然收缩、逐渐变化（叶身曲面）、突然扩张（叶冠）、突然收缩的凝固过程[2]。由于叶片本身几何形状复杂，截面突变规律也很复杂，导致包括叶根倒角在内的叶片不同部位的显微组织存在差别。同时，几何突变造成叶根倒角等部位应力集中。根据发动机故障原因分析可知，叶根倒角是叶片断裂故障多发部位之一，失效模式以低周疲劳为主。因此，开展叶根倒角部位力学性能研究对涡轮叶片的结构强度设计十分重要。

国内外学者研究了叶根倒角对叶轮气动性能的影响[3-5]、叶根倒角部位的微动疲劳[6-7]和倒角部位微结构变化[8]。詹洪飞等[9]研究表明，径向扩压器进口叶根倒角变大在一定程度上能改善发动机的加速性能；Huang 等[10]考虑了倒角对疲劳寿命的影响；Raja⁃sekaran 等[11]介绍了一种能够模拟航空燃气轮机燕尾叶根受载情况的双轴疲劳试验；……