新一代航空发动机压气机结构中,钛合金盘轴通常采用焊接结构以减轻重量。盘轴焊接接头往往受离心力、轴向力和扭矩的共同作用,一旦出现裂纹,则呈混合型裂纹扩展模式。针对钛合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为展开研究,对全面评估航空发动机盘轴焊接结构件的疲劳寿命具有重要意义。本文主要研究内容如下:1.针对TC4-DT焊接接头的Ⅰ型裂纹扩展行为进行了裂纹扩展试验,得到了接头焊缝区、热影响区及母材区的裂纹扩展曲线;论文采用有限元法对裂纹扩展时的应力强度因子进行了计算,结合试验数据建立了焊缝区、热影响区和母材区Ⅰ型裂纹扩展的Paris方程,比较了不同载荷下的疲劳裂纹扩展行为;论文还利用扫描电镜技术对接头疲劳断口进行了观测,分析了焊接接头不同区域裂纹扩展的机理。2.为研究TC4-DT焊接接头混合型疲劳裂纹扩展规律,本文采用改进的Arcan夹具对焊缝开展了混合型疲劳裂纹扩展试验,并对焊缝混合型裂纹的扩展开裂角及裂纹扩展寿命进行了理论计算。研究表明:a)利用最大周向应力准则和能量密度因子准则计算得到的开裂角理论解与试验结果基本吻合;b)在相同等效应力强度因子时,混合型裂纹扩展速率高于Ⅰ型裂纹扩展速率。本文还对混合型裂纹疲劳断口的宏观及微观形貌进行了检测,初步分析了其破坏机理。3.采用扩展有限元法,对焊接接头不同区域Ⅰ型疲劳裂纹扩展进行了模拟,对焊缝区混合型裂纹扩展过程进行了模拟。扩展有限元法对焊接接头裂纹扩展的模拟结果与试验结果的误差在可接受范围内。