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航空发动机涡轮盘服役环境恶劣,经常需要在高温高压的环境中运行,因此对于涡轮盘的强度要求非常苛刻。本文以某型航空发动机涡轮盘用GH4133B镍基高温合金为研究对象,对其进行疲劳寿命试验,探讨合金疲劳寿命与服役参数的关系,并进行概率疲劳寿命研究。主要内容为:1.简要介绍了概率与数理统计的研究概况和镍基高温合金概率疲劳寿命的研究进展情况。介绍了疲劳寿命分析理论基础和数理统计中常用的分布函数。2.对由疲劳试验得到的GH4133B合金在不同应力幅值σa下的疲劳寿命数据进行了分析。计算出不同存活概率P条件下的理论疲劳寿命值,并对其进行了分析,发现当P=50%时理论疲劳寿命与试验疲劳寿命吻合较好,当P=90%和95%时,理论寿命可靠度较高。3.对由疲劳试验得到的小子样疲劳数据进行了S-N曲线的研究。通过中值S-N曲线扩展疲劳试验数据,对其利用威布尔分布函数进行分析,并求得加权矩阵,再对期望值进行加权最小二乘拟合,得到疲劳寿命表达式及其相应的S-N曲线;对扩展疲劳数据进行非加权最小二乘拟合,得到非加权S-N曲线。加权S-N曲线和非加权S-N曲线与中值S-N曲线的对比分析表明,根据加权S-N曲线与非加权S-N曲线计算得到理论疲劳寿命与试验疲劳疲劳寿命符合更好。在较低应力幅值下,根据加权S-N曲线得到的理论疲劳寿命与试验疲劳寿命值符合较好,在较高应力幅值下,预测疲劳寿命值略高于试验疲劳寿命值。4.对试验得到的GH4133B合金高温疲劳寿命进行了相关的分析。发现疲劳寿命Nf随应力比R的增大呈先减后增的趋势,疲劳寿命Nf随最大应力σmax的增大而减小。利用疲劳寿命方程对数据进行分析,发现三参数幂函数能精确预测不同应力水平σ下的疲劳寿命Nf;利用推导出的疲劳寿命方程对试验数据进行分析,得到疲劳寿命Nf-应力幅值σa-平均应力σm三维曲面图,经过对图形和误差数据的对比分析,表明在预估不同应力幅值σa和平均应力σm条件下的疲劳寿命Nf时,应用蠕变疲劳交互作用条件下的形核数n′=kσmσm anN推导出的蠕变疲劳寿命方程,能更准确地预测合金的疲劳寿命;计算不同存活概率条件下的疲劳寿命Nf,进行概率疲劳寿命分析,结果表明疲劳寿命-应力关系式能较好地预估不同存活概率条件下GH4133B合金材料的高温疲劳寿命,且存活概率越大,理论预估Nf值的可靠度越大。