高温度梯度轮盘低循环疲劳试验件设计方法

高仁衡，曹廷云，沈 莲，张 根，林淑环，古远兴

（中国航发四川燃气涡轮研究院，成都610500）

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低循环疲劳失效是航空发动机使用过程中最严重和耗资最大的问题之一。然而，对于像轮盘这样工作在高温高压环境中且带有螺栓孔、通气孔等容易产生应力集中的发动机构件，一旦失效，就会发生机毁人亡的灾难性事故[1-3]，因此其低循环疲劳寿命的考核极为重要。目前各种疲劳寿命预测方法分析出的结果分散度较大，还不能准确地预测轮盘的寿命[4-6]，所以进行轮盘的低循环疲劳试验研究是预测其安全循环寿命的必经之路[7-9]，而轮盘低循环疲劳试验件设计是试验研究的必要前提。

国内外均在发动机设计规范[8-10]中明确了轮盘要按照安全循环寿命进行设计的要求，并积极开展轮盘低循环疲劳试验。PW 公司的轮盘疲劳寿命设计系统有15000 个材料低循环疲劳试验数据和1500 个轮盘低循环疲劳试验数据支持[11]，RR 公司根据多年轮盘疲劳试验研究成果，在假设疲劳寿命服从对数正态分布的基础上，给出了考虑轮盘疲劳寿命散度的S-N 曲线和分散系数典型值[12-13]，俄罗斯中央航空发动机研究院（CIAM）也积累了100 多个轮盘超转、破裂和低循环疲劳试验数据。中国航空类院所也开展了大量的研究工作，在轮盘低循环疲劳寿命预测方法的基础上，通过修正总应变寿命方程中关键参数的确定方法，并且考虑尺寸效应和应力梯度对寿命的影响，最终确立了一种轮盘疲劳寿命评估方法[14-15]。……