离心压缩机是冶金、化工、电力、石油等部门的重要动力设备,应用十分广泛。随着科学技术的发展,离心压缩机的性能也逐步提升。高性能不仅使得静载荷增大,还会导致离心压缩机的振动,甚至高周疲劳破坏。尤其是离心压缩机的叶轮,高周疲劳是其破坏的主要原因之一。叶轮的破坏不仅仅会对机组造成破坏,更会导致机组无法正常运行,维修以及停机所造成的损失是巨大的。叶轮是离心压缩机转子的核心部件。在机组正常运行中,叶轮通常承受包括离心力、气流力等复杂的载荷作用,载荷引起的动应力过高将会导致叶轮的高周疲劳破坏。因此,动应力计算是叶轮设计和破坏分析中的重要环节。准确计算结构动应力,需要同时考虑载荷以及结构的阻尼特性。本文针对某事故离心压缩机半开式叶轮,计算了该叶轮在气动载荷下的动应力。叶轮表面气动载荷由瞬态CFD(Computational Fluid Dynamics)计算获得,由FFT(Fast Fourier Transformation)变换得到的载荷频域结果表明,叶片表面承受多个不同频率激振力的影响。离心压缩机叶轮的阻尼主要包括材料阻尼和气动阻尼。本文基于实验获得的经验公式,研究了叶轮的材料阻尼比与动应力以及振幅的关系。气动阻尼方面,相关的实验数据比较有限,本文通过数值计算方法,得到了半开式离心叶轮不同振幅、不同模态以及不同工况下的气动阻尼比,分析了各因素对气动阻尼比的影响。以此为基础,考虑材料阻尼和气动阻尼,给出叶轮总阻尼的非线性模型。本文通过一种等效静力分析方法,利用单向流固親合计算了不同入口气体温度下,叶轮在强迫振动以及共振下的动应力。结果表明,当质量流量一定、入口气体温度降低时,气体体积流量减小,机组偏离设计点运行,此时叶轮表面气动载荷的主要频率成分较设计点变化不大,而载荷幅值大幅增大,叶轮所受动应力水平也大幅提高。疲劳强度计算结果表明,在非设计工况下,叶轮前缘叶根处安全系数较低,容易发生疲劳破坏,该结果与实际叶轮疲劳破坏位置一致。