典型的核心动力设备比如燃气轮机以及航空发动机,因其地位的重要性需要平稳安全的运行,但是其工作环境十分恶劣,承受多种复杂载荷作用,容易萌生裂纹故障,且产生裂纹后的进一步开裂会对设备正常运转带来巨大的风险。因此需要对转子中的裂纹开裂扩展规律进行研究。本文基于裂纹尖端区域的应力强度因子,给出应力强度因子的计算公式,并对常用的计算应力强度因子的数值方法进行推导,对计算应力强度因子的准确性进行算例验证,验证后可以看出计算应力强度因子具有高准确度,为后续研究裂纹开裂扩展规律及评估转子寿命打下基础。以含裂纹转子为研究目标,首先研究了转子直线型裂纹前缘条件下应力强度因子变化规律,同时研究了考虑椭圆型裂纹前缘条件下改变裂纹深度和椭圆裂纹长宽比时,裂纹前缘靠近边缘位置处与中间位置处应力强度因子的变化规律。比较了不同裂纹前缘形状条件下含裂纹转子的剩余工作寿命。然后针对某型号的航空发动机涡轮盘进行精准建模,研究其在多种载荷下的应力分布情况,找出应力集中位置并列为危险区域。首先对这些危险位置插入预制裂纹后基于XFEM方法研究其裂纹扩展规律,最后通过求解不同位置裂纹前端的应力强度因子,基于Paris公式对不同位置的裂纹扩展至危险深度展开寿命预测,确定了寿命最短的危险位置,为实际机组的运行提供相应参考。