某动力涡轮盘裂纹扩展特性的数值仿真与试验研究

本文基于三维裂纹扩展分析软件对某动力涡轮盘偏心孔与中心孔部位的裂纹扩展特性进行了数值仿真与试验研究。首先建立动力涡轮盘三维模型,基于弹塑性有限元分析了轮盘旋转状态应力分布,在应力较大的疲劳热点位置引入含初始裂纹的子模型,通过自适应网格技术进行裂纹网格更新并使用M积分对裂纹前沿应力强度因子进行计算,采用Paris模型进行裂纹扩展模拟得到裂纹扩展寿命。然后开展了动力涡轮盘的低循环裂纹扩展试验,对比发现仿真计算结果与试验结果吻合,较好的给出了裂纹前沿扩展尺寸和形状;裂纹扩展速率在动力涡轮盘偏心孔径向内侧位置最大,中心孔径向位置和偏心孔周向位置则相对较小。