作为航空发动机的重要零部件之一,涡轮叶片一旦失效,对发动机甚至飞机的飞行安全是灾难性的,因此其结构强度与可靠性是航空发动机结构完整性分析较为重要的环节之一。涡轮叶片工作环境异常恶劣,承载载荷和结构复杂。具体来说,在发动机工作时,地-空-地的主循环产生低频率高应力的低周载荷,飞行过程中的振动产生高频率低应力的高周载荷。因此,涡轮叶片是在受到低周载荷叠加高周载荷的交互作用,并在此作用下发生高低周复合疲劳失效。为确保航空发动机的安全使用,在高低周复合疲劳下对其寿命预测和可靠性分析就显得尤为必要。本文从某型航空发动机定寿项目出发,在对其高压涡轮叶片的有限元分析基础上,进行高低周复合载荷下的疲劳寿命预测与可靠性分析。首先,在了解高低周复合疲劳发展历程的基础上,对近年来国内外高低周复合疲劳寿命预测深入调研;分析了高低周复合疲劳的失效机理,结合对四个高低周复合疲劳参量的研究,综合考虑高周载荷-低周载荷交互产生的耦合损伤,建立了一种考虑耦合损伤的高低周复合疲劳寿命预测模型;通过现有高低周复合疲劳寿命预测模型与所提出模型的对比,验证了所提出模型的可行性与准确性。其次,结合某高压涡轮叶片在典型工况下的载荷谱分析,对其在ANSYS Workbench有限元环境下进行结构静强度分析;通过模拟叶片的服役工况,对其施加载荷约束以开展静强度分析。根据模态分析得到叶片的静频和动频,并由此开展叶片的振动特性分析;通过谐响应分析,得到涡轮叶片的高周激励下的等效应力分布,在此基础上,确定出涡轮叶片的考核部位。最后开展了不同典型工况下涡轮叶片的应力应变分析,在此基础上运用所提出模型和工程中常用的Miner线性累积损伤模型进行了疲劳寿命预测与疲劳可靠性分析。结果显示,基于耦合损伤的高低周复合疲劳寿命预测方法为可靠预测涡轮叶片的工作寿命和提高其工作可靠性提供了一定的参考依据。