题目：圆弧形燕尾榫连结构疲劳试验设计及寿命预测

在航空发动机风扇中叶片和盘的连接形式以燕尾型榫连结构为主，在这些燕尾型榫头中大多数在轴向都做成直线型，随着风扇叶片直径的越来越大，采用这种形式的榫连结构会使轮盘的直径比较大，而采用圆弧形燕尾榫连结构在同样的空气流量下可以使发动机的进口直径较小，因此这种新型的榫连结构成为大涵道比发动机风扇叶片的应用趋势。目前国内对于这种结构的设计和应用还处于探索阶段，资料比较欠缺。风扇叶片在工作中会受到多种载荷的同时作用，使得榫连结构有多种疲劳失效模式，为了保证圆弧形榫连结构能够可靠的工作，对这种榫连结构展开疲劳研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对这种圆弧形榫连结构设计了一种双榫头的低循环疲劳试件和夹具。采用这种双榫头试件避免了在试件叶身上打孔带来的一系列问题，更有利于试验的进行。用带三维接触的有限元分析方法对设计的试验模型进行了数值模拟，获得了这种结构的应力分布特点，并根据计算结果对设计的试验结构模型进行改进，确定了这种结构的低循环疲劳试验结构方案。在低循环疲劳试验结构模型的基础上设计了高循环疲劳试验的结构模型并用带接触和预应力的谐响应分析对设计的结构模型进行了数值模拟，根据数值计算的结果对设计的结构模型进行了改进，确定了其高循环疲劳试验结构方案。对低循环疲劳试验结构模型进行了弹塑性分析，采用不同的考虑多轴应力影响的寿命预测方法对圆弧形燕尾榫头进行了低循环疲劳寿命预测并与目前获得的首件低循环疲劳试验的结果进行了对比分析。初步预测了高循环疲劳试件微动裂纹的萌生位置。本文的研究为这种圆弧形燕尾榫连结构的设计和应用打下了基础。