● 摘要
涡轮盘作为航空发动机重要热端部件，其失效风险评估已经成为关注的焦点。概率损伤容限方法是在原先确定性损伤容限的基础上考虑结构实际工作中各参数的随机性，因此能更为有效地对结构失效概率进行评估，已经逐渐成为发动机关键件寿命评估的首选方法。目前，我国民用航空发动机的研制刚刚起步，亟需一套系统、全面的涡轮盘概率损伤容限评估体系与相关软件工具。对此，本文开展了涡轮盘概率损伤容限评估方法的相关研究工作。
首先，根据涡轮盘实际工作环境以及受载情况，确定了其在概率损伤容限评估时所需考虑的随机变量以及相关计算模型等；提出了一种基于Monte-Carlo数值模拟的涡轮盘概率失效风险分析方法，进而总结出了一套适用于航空发动机涡轮盘的概率损伤容限评估流程。
其次，以某型航空发动机涡轮盘应力处理为例，给出了涡轮盘概率损伤容限评估过程中的应力处理方法。对涡轮盘转速谱进行了雨流处理，并以此计算了涡轮盘的应力分布；利用分区技术以及损伤等效原理对有限元计算应力进行了处理，获得了涡轮盘概率损伤容限评估所需的单一应力循环。
随后，对涡轮盘材料裂纹扩展特性相关试验进行了研究，设计了GH4720Li材料在低周疲劳以及蠕变-疲劳两种失效模式下的裂纹扩展速率试验以及相应的寿命分散试验方案，并给出了寿命分散性试验的数据处理方法。
最后，对涡轮盘概率损伤容限评估软件界面以及结构框架进行了初步规划，并从软件实际功能需求出发，对软件几何模型以及应力云图的可视化进行了编程开发。所开发的程序能够较好地实现了轮盘二维、三维几何模型以及相应的应力云图的绘制。