● 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。概率设计的计算核心是各个失效模式寿命的计算，其有两个指标，分别为可信度和计算效率。然而，很难同时做到提高可信度和提高计算效率。但是，只有这两个指标同时具有一定水准，系统才具有实用性。为此，本文针对原涡轮盘概率设计系统存在的通用性和可信度问题，进行面向概率设计的涡轮典型结构强度寿命计算框架的研究，旨在保证计算效率的前提下提高计算精度，为概率设计系统提供保障。
在框架方法的研究中，本文首先以涡轮盘典型失效模式—低循环疲劳为研究重点，考虑了尺寸、载荷和材料三类设计变量开展了涡轮盘低循环疲劳寿命的计算；其次，通过试验设计方法建立多元二次回归模型，通过对比每个因素对响应的贡献度百分比，筛选随机变量；然后，考虑选出的随机变量，运用响应面法拟合响应面；最后，输入随机变量的分布特征，进行蒙特卡洛模拟，输出寿命估计。
在集成方法的研究中，本文集成UG、ANSYS、VC++和Isight等软件，设计、开发了一套可靠性寿命计算平台并纳入涡轮盘概率设计系统，以某型涡轮盘的低循环疲劳寿命可靠度为响应函数，实现流程的自动化、智能化运行，验证了本文建立的可靠性寿命计算平台的实用性和可行性。