20世纪60年代起,军用舰船动力系统开始燃机化。燃气轮机也以良好的经济性被逐渐使用在各种发电装置中。航空领域的动力系统更是燃气轮机的天下。长期以来,燃气轮机的设计、加工制造及检测等关键技术一直被西方发达国家垄断,我国对燃气轮机的研究起步较晚,技术基础薄弱。在燃气轮机动力系统中,在空气进入涡轮膨胀做工前,压气机将空气进行预压缩,提高气体的总压(即滞止压力),以便之后空气与燃料的混合、燃烧,进一步变成高压、高温的燃气。对压气机的要求是尺寸小、质量小、增压比大、效率高,这就意味着压气机的迎风面积小,级数要少。而且,在这个要求下,工作轮叶栅通道内往往会出现激波,叶背位置的气流也往往会出现失速分离的现象。因此,压气机叶片工作环境比较恶劣,设计难度较大,是压气机中的核心功能部件。为保证燃气轮机压气机工作的安全、高效,确保压气机叶片等关键器件的工作能力是十分必要的。本文以压气机第三级动叶叶片为研究对象,首先进行基于梁单元的压气机动叶叶片建模。根据叶片的三维实体模型,提取叶型形状,获得叶型的几何参数(面积、型心、惯性矩、主惯性轴等)及截面系数,并采用弹性力学的位移解法和应力解法考虑了叶片的扭转问题。基于弹性力学的相关理论,给出叶片的平衡方程、几何方程以及物理方程及其边界条件。其次,根据建立的压气机动叶叶片模型,确定弹性模量、剪切弹性模量、密度、安装值及叶高为可变参数,每次变化100组数据,对叶片叶身强度进行了计算。通过计算各叶身截面处离心力、离心弯矩,气动力、气动弯矩,最终得到沿叶片高度方向14个截面进汽出汽叶背三处位置的总应力。基于能量法求得单个叶片A0型振动频率。根据达朗贝尔原理,将频率问题转化为解特征值问题,采用梁单元进行了叶片的振动计算,获得叶片的前6阶动频。并计算了叶片材料的疲劳极限强度。再次,基于Monte-Carlo法进行了叶片强度、振动和疲劳可靠性计算,并与基于应力-强度干涉法的强度、振动和疲劳可靠性计算结果进行了对比,给出了两种计算方法的相对误差。最后,采用商业有限元软件计算了带有裂纹的叶片模型的裂纹扩展应力,并进行了叶片裂纹扩展分析,对叶片断裂问题可靠性进行了分析。