涡轮叶片是燃气轮机十分重要的零部件,承受着复杂的循环热载荷及机械载荷,为了保证发动机在服役期间的稳定性和可靠性,迫切需要对涡轮叶片的强度进行计算,并对其寿命加以预测和控制。本文围绕涡轮叶片开展其强度研究工作。首先,在商用有限元软件ANSYS环境中建立了涡轮叶片的三维有限元应力分析模型。针对涡轮叶片不同位移边界条件的选取,进行了比较,选取了合适的边界条件,将位移边界条件施加在涡轮叶片的最下面一对榫齿面上,其余榫齿表面施加力边界条件。然后,对涡轮叶片在离心载荷和热载荷等多种载荷作用下,进行了热弹塑性应力(应变)计算。得到叶片在离心载荷及热负荷的联合作用下的应力分布情况:高应力区存在于叶身根部区域:叶片的最大应力值位于前缘叶身与缘板连接处气膜孔处;气膜孔处的等效应力值比相同半径下无孔部位的应力值要高;气膜孔对叶片应力水平的影响随着叶片半径的减小、叶片应力水平的增高而逐渐增大。本文还对过盈配合状态下的榫头、榫槽进行了接触应力分析,结果显示涡轮榫齿、榫槽处的应力水平较高。随着榫头、榫槽间过盈量的增大,榫头和榫槽接触面的接触应力逐渐增大,过盈量增大到一定程度时,榫槽和榫头最大应力会逐渐接近和超过其屈服极限,产生塑性变形。因此,应该合理选取过盈量,并将过盈配合纳入强度计算进行综合分析,使过盈配合既保证榫头、榫槽间有足够的摩擦力,保证榫头、榫槽不会相互脱离,又要保证满足结构强度的要求,并使其产生的不良影响减至最小。通过对涡轮叶片的应力分析的理论研究和数值计算,阐述了涡轮转子叶片弹性分析的研究方法。本方法的适应性较强,它可以计算燃气轮机、风机、汽轮机等多种动力装置的叶片强度。