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压气机叶片处于发动机的进气端,在工作中,除了受大幅值、低频率的离心荷外,同时还承受着小幅值、高频率的振动载荷。离心载荷使叶片承受低周疲劳,振动载荷使叶片承受高周疲劳,因此压气机叶片在工作过程中同时受到高周疲劳和低周疲劳的作用,即受到高低周复合疲劳作用。高低周复合疲劳既不是单纯的低周疲劳,也不是单纯的高周疲劳,而是一种复杂的疲劳形式。目前,学术界对于高低周复合载荷作用下的疲劳裂纹萌生、疲劳损伤机理及疲劳寿命预测模型的研究仍然不够充分。本文主要是利用有限元模拟的方法研究压气机叶片的高低周复合疲劳裂纹的萌生行为,主要工作内容及结论如下:(1)以连续损伤力学和不可逆热力学为基础,在充分研究高周疲劳损伤演化方程和低周疲劳损伤演化方程后,推导了一个高低周复合疲劳损伤本构方程,并将其编写为UMAT耦合到有限元分析软件ABAQUS中,实现了对压气机叶片裂纹萌生寿命的模拟。(2)通过研究发现,裂纹在压气机叶片根部应力集中处萌生,高周应力幅值越大,裂纹的萌生寿命越短,在最大应力为932 MPa、高低周循环比为500的条件下,当高周应力幅值为198 MPa时,裂纹的萌生寿命为9503个循环,当高周应力幅值增加到706 MPa时,裂纹的萌生寿命缩短为54个循环;随着最大应力的增加,裂纹的萌生寿命也将从932 MPa时的9503个循环缩短为954 MPa时的3026个循环;高低周循环比是另一个影响裂纹萌生寿命的因素,当高低周循环比从500增大到5000时,裂纹的萌生寿命从9503个循环减少到1978个循环。(3)本文也模拟了不同缺口形式对压气机叶片复合疲劳裂纹萌生寿命的影响。通过研究发现,在高周应力幅值为198 MPa和高低周循环比为1000的情况下,缺口的圆角半径不同,则裂纹的萌生寿命也不同,随着圆角半径的增加,裂纹的萌生寿命从0.02 mm时的1个循环增加到0.09 mm时的187531个循环;缺口离叶片底部越远,裂纹的萌生寿命也越长;缺口深度也会影响裂纹的萌生寿命,缺口深度越深,裂纹的萌生寿命越短。