中文摘要：

针对航空发动机叶片/轮盘榫连结构的微动疲劳问题，探索不同接触型面（直线/直线、直线/圆弧）榫连结构在高、低循环复合载荷下的微动疲劳失效机理,发展失效分析方法。采用数值模拟和试验验证相结合的方式解决如下关键问题高梯度接触应力的数值求解及失效分析模型的建立；微动疲劳试验方案及其实施。数值模拟侧重建立不同接触型面的失效分析模型，给出复合载荷条件下榫齿/榫槽接触区边缘高梯度应力的精细数值结果，进而开展高梯度应力位置的失效分析，并基于断裂力学参数关联微动疲劳寿命，提高寿命预测精度；微动疲劳试验将为失效分析模型的建立提供直接的数据支持，借此发展试验测试技术，校验并改进数值模型。创新点在于以不同接触型面榫连结构的模拟件开展微动疲劳试验，综合考虑榫连结构的几何特征及载荷特征对微动疲劳行为的影响，将为研制新型榫连结构提供理论依据。

结论摘要：

榫连结构是当前及未来很长一段时间内航空发动机叶片/轮盘之间的首要连接方式，例如压气机的燕尾型榫连结构、涡轮的枞树型榫连结构，在航空发动机长时服役的条件下，微动疲劳已经成为榫连结构经常出现的失效模式之一。鉴于此，本项目致力于探索微动疲劳激励，寻求解决微动疲劳问题的工程方法，预防微动的发生或准确评估微动条件下的疲劳寿命。研究的主要内容涉及微动疲劳的两大基础问题一是微动载荷下接触应力求解；二是微动疲劳寿命评估。接触应力计算方面探索了数值计算条件（网格密度、本构模型选择、数值程序计算参数选择等等）对接触应力的影响，尽量使分析过程规范化、流程化；明确了材料的物性参数（摩擦系数）、结构的几何条件（接触角、接触长度、接触区边缘圆角半径等）、外部载荷（拉伸载荷、离心载荷）等对于接触应力的影响规律，这些计算结果/规律为榫连结构设计提供了基础参数和依据。微动疲劳寿命预测方面在裂纹扩展理论的框架下，进行了榫连结构的裂纹扩展寿命计算；在疲劳理论的框架下，尝试建立了可考虑应力梯度影响的多轴疲劳寿命方程用于计算裂纹萌生寿命，为验证所发展的寿命预测方法，开展了榫连结构的疲劳试验，获取了重要的试验数据，该方法经过试验验证，可应用于微动疲劳寿命的工程评估。在上述工作的基础上，从降低接触应力、提高微动疲劳寿命的角度设计了新型的榫连结构。本项目得到的结论/结果对提高榫连结构的安全性及设计新型榫连结构具有工程指导意义，形成的计算方法/分析流程/结构方案具有良好的工程应用前景。