航空发动机适航条例规定对转子限寿件必须进行损伤容限评估。本文以含硬α夹杂钛合金轮盘为研究对象,结合高速旋转台低循环疲劳裂纹扩展试验与三维裂纹扩展有限元仿真分析,开展钛合金轮盘裂纹扩展特性研究。主要研究工作如下:(1)钛合金轮盘试验件的设计与制备。提出硬α夹杂制备方法及埋藏方法,确定硬α夹杂埋藏位置,利用有限元分析方法按照要求确定低循环疲劳试验载荷,获得试验件应力状态分布,尤其是夹杂埋藏处附近的应力状态。分析发现在夹杂埋藏处附近第一主应力为周向应力,且径向、轴向应力较小,因此该区域内裂纹面与轴向平行且向径向扩展的裂纹可近似看作纯Ⅰ型裂纹。(2)利用立式旋转试验器开展钛合金轮盘低循环疲劳试验。通过观察轮盘碎片断口可知,该破裂属于疲劳破坏,是由于在夹杂处萌生裂纹并扩展至临界长度而导致的。利用光学显微镜观察断口得到断口宏观形貌及其特征尺寸、面积等信息;利用电子能谱仪分析断口表面成分组成;利用扫描电子显微镜观察得到断口微观形貌,包括疲劳条带间距等信息,并以此进行断口定量分析,得出裂纹扩展寿命。(3)利用三维裂纹扩展有限元软件仿真计算试验件裂纹扩展速率。根据不同方法确定初始裂纹尺寸,得到不同的裂纹扩展寿命,通过与试验结果及断口分析结果对比得知,利用夹杂区+萌生区面积等效原则确定初始裂纹尺寸比较合理,且仿真分析结果与之具有较好的一致性,也能准确模拟裂纹前沿形态。目前,国内在含硬α夹杂钛合金轮盘疲劳裂纹扩展及损伤容限方面的研究处于起步阶段。本文结合低循环疲劳试验技术和仿真分析方法开展相关研究在国内尚属首次,希望为后续研究提供参考。