涡轮盘热力耦合及中心孔疲劳裂纹扩展研究

作者：薛志远; 胡晓安^*; 饶**

来源：南昌航空大学学报(自然科学版), 2019, 33(02): 39-49.

• 涡轮盘
• 热-力耦合
• ABAQUS/Franc3D
• 疲劳裂纹扩展模拟

基于有限元软件ABAQUS/Franc3D,对某型航空发动机涡轮盘在热-机械载荷作用下的疲劳裂纹扩展规律进行研究。首先,进行涡轮盘网格无关性验证以保证计算精度;其次,针对涡轮盘进行导热分析以确定温度分布;再次开展了热-力载荷联合作用下的应力应变计算、静强度校核;最后,计算了中心孔处疲劳裂纹扩展参量以及疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:该涡轮盘在最大转速状态下静强度满足要求,中心孔区域为应力集中危险点。裂纹尖端温度变化速率随着裂纹的深入而增加,导致了裂纹尖端应力场的扰动,裂纹由I型模式转为I/II混合模式。疲劳裂纹扩展寿命预测结果偏于危险,但可为涡轮盘损伤容限设计提供依据。

• 单位
  南昌航空大学