破裂转速分析是航空发动机轮盘强度设计的重要内容之一。现代发动机轮盘结构复杂,存在榫槽、通气孔、螺栓孔等几何不连续特征,使得轮盘内的应力应变分布不均匀,且处于多轴应力状态,而盘用高强度合金材料在复杂应力状态下的变形与断裂行为也较复杂,目前在工程上准确预测轮盘的破裂转速和破裂模式仍存在困难。另一方面,发动机转子中存在盘与盘、盘与轴的联接等结构因素,影响转子的破裂转速,转子设计时需要考虑和优化联接方案,以提高转子的破裂裕度。本文针对上述问题,在前人研究工作的基础上,在盘用合金材料屈服和拉伸破坏行为、轮盘破裂转速预测方法验证与评估以及转子联接方案对破裂转速的影响等方面开展了相关试验、理论分析和数值模拟研究。主要工作和结论如下:开展了GH4169合金材料的拉扭组合屈服行为试验,试验结果表明:GH4169合金在多轴应力下的屈服行为更符合Tresca屈服准则,基于Tresca屈服准则建立其弹塑性本构模型能够更准确地预测GH4169缺口试件的拉伸响应和极限拉伸强度。采用有限元方法,对GH4169缺口件在拉伸载荷下应力应变特点进行了计算分析,基于应力应变结果对GH4169缺口试件的拉伸断裂行为进行了分析,计算和分析结果表明:缺口试样应力应变分布受缺口形式、缺口尺寸影响较大;对于GH4169尖锐缺口试样提前断裂现象是由塑性断裂造成的,而非脆性断裂;根据塑性应变和应力三轴度分布,采用延性断裂孔洞理论可以合理解释GH4169缺口试件的拉伸断裂现象。开展了GH4169亚尺寸模拟盘设计和超转破裂试验,根据试验结果对基于整体塑性失稳准则的轮盘破裂转速预测方法进行了验证,基于轮盘应力应变分布计算结果分析了轮盘破裂模式,并对几种典型轮盘破裂转速预测方法进行了评估。结果表明:基于整体塑性失稳准则的轮盘破裂转速预测方法精度较高,并且采用塑性孔洞理论可以合理地判断GH4169轮盘的破裂模式。平均应力法和Hallinan经验方法对破裂转速的预测误差较大,局部应力应变法预测结果虽较为准确,但无法准确分析破裂形式。残余变形法在破裂转速预测原理上与基于整体塑性失稳准则的预测方法具有相似之处,预测精度较高。采用基于整体塑性失稳准则的破裂转速预测方法对不同涡轮转子联接方案的破裂转速和失效行为进行了模拟分析,研究结果表明:短轴的联接会增大轮盘的结构强度,但会降低轮盘的屈服转速,增大轮盘的径向变形,且联接位置对轮盘会有一定的影响。从破裂转速角度考虑,可拆式盘轴联接方式适用于小孔径轮盘,而一体式盘轴结构适用于中心孔径较大的轮盘;从轮盘屈服角度考虑,可拆式结构优于一体式结构;从轮盘的径向变形角度考虑,小孔径轮盘应选择一体式联接方案,大孔径轮盘应选用可拆式联接方案。