涡轮叶片承担着能量转化的责任,是航空发动机最主要的关键零部件之一。在发动机工作时,涡轮叶片除了承受机械载荷之外,还要承受复杂的温度载荷和气动载荷。作为典型的热端构件,涡轮叶片失效造成的后果往往是灾难性的,因此被列为发动机断裂关键件之一。从叶片故障产生的原因分析,叶片的主要失效模式有疲劳失效和高温蠕变。随着航空发动机推重比以及性能的不断提高,涡轮叶片承受的机械载荷、气动载荷和温度载荷越来越高,也需要越来越高的工作可靠性。为确保发动机的可靠性和稳定性,非常有必要对其寿命进行预测。本文从某涡扇航空发动机定寿项目出发,对其高压涡轮叶片的弹塑性进行有限元分析,在此基础之上对其寿命预测进行研究。全文主要分为四个部分:第一部分,涡轮叶片三维弹塑性应力应变分析。采用应力应变分析方法中的弹塑性有限元方法,在ANSYS Workbench中建立高压涡轮叶片的三维有限元模型,对涡轮叶片进行热弹塑性应力应变分析,根据有限元仿真结果确定涡轮叶片的断裂危险部位以及危险点,据此得出涡轮叶片各个危险部位应力应变的分布情况,并校核叶片的静强度。第二部分,涡轮叶片的疲劳寿命预测及其损伤分析。简要介绍安全寿命预测的三种方法,根据上述应力应变分析结果及其材料的疲劳性能,以及现今疲劳寿命的几种研究方法,采用局部应力应变法,应用Manson-Coffin总应变模型,对该发动机涡轮叶片进行疲劳损伤以及寿命计算。第三部分,涡轮叶片的蠕变/持久断裂寿命预测及其损伤分析。根据蠕变/持久断裂寿命研究现状,以及对涡轮转子叶片的载荷数据分析,采用蠕变持久断裂寿命预测方法中的蠕变持久方程预估高压涡轮叶片的高温蠕变寿命及其损伤。第四部分,涡轮叶片疲劳/蠕变寿命分析。根据疲劳损伤分析结果以及高温蠕变损伤分析结果,利用线性累积损伤理论预估发动机涡轮叶片工作的总损伤。根据某涡扇航空发动机的载荷分析,对涡轮叶片进行应力应变分析和寿命预估,得出的结果和研究方法为提高涡轮叶片的可靠性和预估其工作寿命提供一定的参考。