● 摘要
航空发动机涡轮叶片疲劳断裂故障是发动机常见的失效类型之一，是影响发动机涡轮叶片使用寿命的主要因素之一。针对某型发动机涡轮叶片在外场使用中所发生的断裂故障，本文分析了故障的原因是由于高低周复合疲劳所致。并通过对该型涡轮叶片进行高低周复合疲劳的试验研究，为涡轮叶片的定寿提供依据。本文建立了一套应对复杂结构涡轮叶片，并可以在试验中调整涡轮叶片在特定考核部位应力分布的高低周复合疲劳试验方案。在此基础上主要完成了如下几项内容：（1）针对在试验中出现的实际问题，对试验夹具提出了有效的改进方案。设计完成了适合于本涡轮叶片高低周复合疲劳试验的机械加载装置。（2）进行了对涡轮叶片动静态应力的标定工作，采用几种调试方案确保考核部位的应力最大。进行了方案有效性的验证性试验，实现了故障再现，解决了此次试验在试验技术上的难题。（3）分析研究不同的试验方法优劣，选取合适的试验方法，开展高低周复合疲劳试验，并整理和统计试验数据。（4）利用相关统计学理论和疲劳试验数据分析理论，对高低周复合疲劳试验进行试验数据处理，得到试验叶片的P-A-N曲线并加以检验。本文的研究工作给出了一个比较完整的开展全尺寸叶片高低周复合疲劳试验的技术途径，为后续进行全尺寸涡轮叶片复合疲劳研究提供参考。