涡轮盘是航空发动机关键零部件之一,在复杂严酷的高温环境下工作,工作状态下,承受离心力、气动力和热应力的耦合作用,受载复杂,低循环疲劳破坏是其主要失效模式。随着航空发动机推重比的提高,发动机的进排气温度和转速也变大,涡轮盘受到的机械负荷和热负荷增加,应力的提高使得局部进入塑性变化状态,传统的基于S-N曲线的寿命评估方法对于塑性变化占主导地位的低循环疲劳的评估失效。本文通过理论分析和试验研究相结合的方法,就涡轮盘的低循环疲劳寿命和可靠性进行分析,给出基于SWT模型的疲劳寿命,并将转速、弹性模量、泊松比等视为随机变量,考虑一定分散度下涡轮盘的概率疲劳寿命,给出疲劳寿命的概率直方图和可靠度曲线,主要内容如下:1.介绍疲劳寿命的基本概念、理论和三种常用的疲劳寿命分析方法,并对各方法的优势和不足进行分析,为后续疲劳寿命分析模型的提出奠定理论基础。2.通过实测建立涡轮盘的三维模型,利用HYPERMESH划分网格,利用MSC.PATRAN进行模态分析,通过与试验模态的对比,验证有限元网格的精度,在此基础上进行弹性有限元的分析,应力云图的结果表明涡轮盘局部进入塑性变化状态,进一步采用多线性随动强化模型做弹塑性有限元分析,得到应力应变云图,确定疲劳危险点及各应力应变分量。3.对标准低循环实验数据进行线性异方差回归处理,得到材料的疲劳参数,考虑多轴应力对疲劳寿命的影响,采用临界平面法中的SWT模型对涡轮盘的低循环疲劳寿命进行预测。4.为了研究材料属性分散性和转速的波动性对疲劳寿命分布的影响、利用Monte-Carlo法结合疲劳寿命模型建立涡轮盘的可靠性分析模型,采用中心复合法设计15组有限元计算点,将模拟结果拟合得到疲劳损伤参量的分布,结合SWT模型得到疲劳寿命的分布,给出疲劳寿命和可靠度之间的关系。