题目：涡轮盘裂纹扩展概率可靠性分析

涡轮盘作为航空发动机关键结构件，其设计质量直接影响发动机性能、结构完整性和可靠性。概率设计是一种精细设计手段，能够极大的提高涡轮盘设计质量，其作用在追求高性能和高可靠性的先进发动机结构设计中愈发突显。为此，本文以某型发动机高压涡轮盘（材料GH4169）为具体研究对象，选取其典型失效模式——高温裂纹扩展作为研究重点，理论和实验结合，旨在研究并发展一套具有实用基础的涡轮盘结构概率设计方法，为解决我国航空发动机关键件可靠性设计瓶颈问题奠定基础。

首先，通过数值模拟方法，对XX型发动机涡轮盘（材料GH4169）进行有限元分析，发现辐板偏心孔处出现应力集中；针对XX发动机涡轮盘辐板偏心孔设计了带预制裂纹的CT试件及取样方案，并搭建了一套长焦显微支持的可实时监测损伤的高温试件疲劳裂纹扩展试验系统。

其次，开展高温疲劳裂纹扩展试验，获得了18件涡轮盘取样件的裂纹扩展数据，结合断口分析对试验得到的数据进行分析可知，裂纹扩展速率与裂纹长度增长成正比关系，高温会加快裂纹扩展速率。通过数据拟合得到 下GH4169合金的Paris公式参数，并提出涡轮盘取样件疲劳裂纹扩展的概率模型。

最后，结合涡轮盘断裂力学分析，采用经验公式计算应力强度因子并预测裂纹扩展寿命；基于本文建立的概率模型，考虑材料性能和几何尺寸的分散性，开展了涡轮盘结构裂纹扩展可靠性分析，从而获取GH4169合金涡轮盘在一定可靠度下的裂纹扩展寿命及随机变量对其寿命的影响。