● 摘要
采用概率设计方法进行涡轮盘的结构设计，能够充分考虑设计变量的分散性对涡轮盘性能的影响，量化设计风险，改善传统设计方法造成的过于保守的设计，达到降低涡轮盘的重量和提高其可靠性的双重目的。用概率设计方法代替传统的安全系数设计方法，建立完善的概率设计体系，必将大大提高涡轮盘的结构设计水平，取得巨大的经济效益。 本文在调研涡轮盘确定性设计准则的基础上，提出并建立了涡轮盘的概率设计准则；较全面地归纳和总结了涡轮盘的传统设计流程，将概率设计理念融入到涡轮盘结构设计过程中，发展了涡轮盘结构的概率设计流程，从而初步建立了涡轮盘结构概率设计体系。同时，结合涡轮盘概率响应分析的特点，确定了概率设计中采用的可靠度分析方法，并将其应用到概率设计流程中。以涡轮盘结构概率设计流程为基础，建立了涡轮盘概率设计系统的顶层框架，并进行初步的模块设计，为后续的系统开发奠定了基础。最后，以某型发动机高压涡轮盘的结构设计为例，按照文中建立的概率设计流程，对其进行形状优化设计和低循环疲劳概率设计，通过与原设计结果的对比表明，按照概率设计流程进行涡轮盘的结构设计能够兼顾结构性能和可靠性，在满足可靠度要求的前提下显著降低涡轮盘的重量，有效地提高其设计质量，初步验证了涡轮盘结构概率设计流程的有效性和可行性。计算过程表明采用该设计流程进行涡轮盘的结构设计简单方便，易于工程的推广应用。