机床与液压

作者：王南山，赵嘉辉，王向东，李勋荣，张学良

单位：太原科技大学机械工程学院；太原科技大学机械工程学院；太原科技大学机械工程学院；太原科技大学机械工程学院；太原科技大学机械工程学院

关键词：三维裂纹前缘奇异性;拉杆组合转子;应力重组分布;有限元方法;裂纹位置

基金：山西省基础研究计划面上项目（202303021211168；202203021221151）；山西省高等学校科技创新计划项目（2022L293）；太原科技大学科研启动基金（2022034）；山西省优秀博士来晋工作奖励资金科研项目（2022140）；山西省研究生实践创新项目（2024SJ318）

拉杆组合转子系统是燃气轮机及航空发动机的关键动力组成部分，实际运行中常因复杂交变载荷、界面微动、局部应力集中等因素诱发裂纹故障，对机组的稳定运行构成安全隐患。针对现有研究未能充分反映裂纹前缘奇异性及其影响的问题，基于断裂力学理论，采用有限元方法，以三维等参奇异单元表征裂纹前缘奇异性，分别建立反映裂纹前缘奇异性的盘根及轮盘裂纹故障的拉杆转子有限元模型，分析三维裂纹前缘奇异性对组合转子系统主要界面及系统应力重组分布的影响规律，同时探究不同位置裂纹前缘奇异效应的敏感性差异。结果表明：考虑或忽略裂纹前缘奇异性均会导致系统主要界面及系统应力分布发生重组，但考虑转子系统三维裂纹前缘的奇异性时，裂纹前缘附近应力集中效应更突出且其应力略有提升；对于盘根及轮盘两不同位置的裂纹，轮盘裂纹前缘奇异性对系统主要界面及整体应力影响差异敏感性更明显。

来源：2025年第18期

《机床与液压》期刊编辑部

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