SPF/DB工艺制造的钛合金宽弦空心风扇叶片凭借其在实际工作中表现出的优异性能,已成为先进航空发动机的关键技术之一。航空发动机高速运转过程中,空心叶片应力状态复杂,此外叶片实际工作中还时常遭遇FOD事件。这些不利因素给空心叶片的安全性带来重大考验,因此评估空心叶片在复杂工作环境下的弯曲疲劳性能具有重要的理论意义和工程价值。本文针对钛合金宽弦空心叶片单元件的弯曲疲劳性能开展研究。设计并加工了三层板形式的SPF/DB空心单元件,通过试验研究、理论分析与数值模拟相结合的方法建立一种空心单元件弯曲疲劳寿命预测方法。论文首先对空心叶片单元件开展了三点弯曲静强度试验及弯曲疲劳试验,得到了不同厚度以及不同应力比条件下单元件的S-N曲线,并结合理论计算建立了考虑厚度和应力比影响的疲劳寿命预测模型;对疲劳失效过程及断口进行宏微观观测,发现空心单元件疲劳源萌生于加载截面底面边缘位置并向另一侧扩展。论文研究了FOD对空心单元件弯曲疲劳性能的影响。开展空心单元件典型硬物冲击损伤试验,对试验后冲击损伤缺口进行宏微观观测及切片观察,发现FOD不仅会对空心单元件材料表面造成损伤,还会造成内部扩散焊焊缝开裂。通过冲击损伤后空心单元件三点弯曲疲劳试验,发现FOD后空心单元件弯曲疲劳寿命下降明显。对疲劳断口进行扫描电镜试验,发现FOD后空心单元件疲劳源位置发生了变化,疲劳裂纹源出现在冲击缺口和焊缝损伤位置,前者表现为蒙皮失效,后者使得内部芯板断裂。最后,论文基于FEM建立了空心单元件的弯曲疲劳寿命预测方法。分别以最大弯曲正应力、最大等效应力及临界平面上的最大主应力参数作为损伤参量,对空心单元件不同载荷水平下疲劳寿命进行预测。结果表明采用最大弯曲正应力法和基于最大主应力参数的临界平面法可以有效预测空心单元件弯曲疲劳寿命。同时对空心单元件FOD过程进行数值模拟,定量分析了冲击损伤后空心单元件损伤区域残余应力分布特征,并基于子结构法计算出空心单元件冲击缺口的应力分布,进而通过等效正应力修正建立了FOD后空心单元件疲劳寿命预测方法。