● 摘要
航空燃气轮机热端部件长期在高温度及高应力载荷下工作。其中涡轮盘/叶部件作为其中关键部件，安全性和可靠性的要求十分突出。对涡轮盘/叶结构的低循环疲劳/蠕变寿命的准确预测显得十分重要。定向结晶、单晶等新材料及加工工艺不断被开发，使得材料的结构产生巨大变化，造成力学性能明显改变。同时空气冷却技术得到广泛应用，使得部件的结构复杂，且使多轴应力状态加剧，进而使有限元求解应力变得更为繁复以及传统的寿命计算方法不再适用。论文完成了复杂构型涡轮盘/叶结构的有限元网格生成，包括完整的空心气冷叶片模型及对应的1/84 轮盘循环对称模型，并以此为基础，通过并行计算机系统完成了两模型在常温条件下的纯弹性接触应力计算。初步总结出应力的分布规律，指出温度场对接触区域应力可能存在巨大影响。通过统计学及有限元方法对定向结晶与单晶材料弹性常数以及晶界的热应力变化情况进行了初步探索。发现现有的定向结晶材料数据可能存在一定的误差，并不能反映材料的统计平均特性可能影响应力和寿命计算的结果，需要对其进行更深入的研究。同时指出晶界热应力受到两侧晶粒晶体轴取向变化的巨大影响，单纯依靠统计平均的方法进行应力计算可能会造成很大的误差，进而影响寿命的预测计算。指出了现有的对定向结晶材料不同的处理方法在工程计算当中各自的优势，进一步探讨了在复杂结构下盘/叶结构应力计算当中可能需要进一步注意的问题。
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