本文以某型涡扇发动机高压涡轮盘为研究对象,通过疲劳裂纹萌生寿命仿真、疲劳裂纹扩展仿真与疲劳试验相结合,研究了某高压涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展等特征。主要研究工作如下:(1)利用疲劳分析有限元软件计算涡轮盘疲劳萌生寿命。基于有限元仿真对涡轮盘进行应力状态分析,其中等效应力云图显示偏心孔内应力最大,因此确定了偏心孔为需要考核的危险部位。然后介绍了空一所从真实轮盘上切取材料而制成的标准试样的疲劳试验,标准试样共有5种应力状态,总共完成了43件试棒的疲劳试验。试验结束后对每件试样进行断口分析,反推出试样的萌生寿命,从而获得了标准试样的应力-萌生寿命数据。最后,将轮盘仿真的有限元结果和标准试样的应力-萌生寿命数据作为输入导入疲劳分析软件,进行计算后可以得到涡轮盘偏心孔处最小裂纹萌生寿命。(2)利用裂纹扩展有限元软件计算涡轮盘疲劳裂纹扩展寿命。在断裂力学软件FRANC3D中利用子模型技术,在偏心孔内的最大应力点处插入了长为0.76mm的工程初始裂纹,然后计算出了应力强度因子,确定了裂纹扩展模型、扩展方向以及失效判据。最终得到了裂纹长度、循环次数、应力强度因子的变化历程,同时也给出了涡轮盘偏心孔处扩展寿命的计算值。(3)利用旋转试验器开展涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展试验。试验中通过偏心孔内壁面处定期的荧光检测和渗透检测,记录了裂纹发展情况;在轮盘破裂后,通过疲劳断口扫描电镜观察,获得了裂纹扩展特征,并且根据Pairs公式进行断口反推获得了涡轮盘疲劳萌生寿命、裂纹扩展寿命的试验值。结果表明:疲劳萌生寿命预测结果均在合理范围以内,仿真能够实现对疲劳裂纹萌生寿命的分析与预测;裂纹扩展仿真计算与试验结果在裂纹扩展源区位置、扩展方向、前沿扩展历程等均具有较好的对应关系,裂纹扩展长度变化在初期基本符合,后期试验结果略小于仿真值,但是总体变化趋势保持一致。本文结合疲劳试验技术和仿真分析方法开展了相关的研究,希望为后续研究提供参考。