中介机匣是涡轮风扇发动机的重要承力部件。它结构复杂,承受着多种不同方向不同相位的随机载荷,是典型的承受多轴载荷的构件。本文针对某发动机铸造钛合金机匣开展其多轴载荷下的强度与寿命研究。 详细分析了中介机匣的结构特点和载荷特点,用有限元法分别计算了 38 种气动载荷状态、141 种机动载荷状态以及气动与机动组合载荷状态下中介机匣的应力、应变状态。分析表明:各载荷状态下机匣整体的应力水平不高,大部分处于弹性范围。在气动载荷状态下应力集中点位置不变,在机动载荷状态下应力集中点随载荷状态的改变而改变。在组合载荷下机匣局部出现塑性,在 1.5 倍组合载荷作用下机匣可能发生破坏。 运用单轴疲劳理论对中介机匣的气动循环寿命与标准循环寿命进行了预测,结果表明:中介机匣在气动载荷与组合标准载荷下都能满足低循环疲劳寿命要求。 详细阐述了基于临界平面法的多轴疲劳理论,结合权函数法使之可以应用于随机载荷。基于单轴雨流计数法提出了一种多轴载荷计数方法,并编写了相应的计算机程序。最后,运用多轴疲劳理论对中介机匣的气动循环寿命与标准循环寿命进行了预测,结果同样表明:中介机匣在气动载荷与组合标准载荷下都能满足低循环疲劳寿命要求。与单轴疲劳理论预测寿命比较,多轴疲劳理论预测的寿命较小。