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燃气轮机叶片有限元分析（FEA）是一种模拟其高温、高压、高转速工况，从而评估性能、指导设计、预测寿命的核心技术。 它涵盖了强度、振动、疲劳、寿命等一系列关键评估，以确保叶片在极端环境下的结构完整性和可靠性。
| 分析项目 | 核心目的 | 核心载荷/工况 | 关键输出指标 |
| 叶片整体强度与应力分析 | 评估叶片在离心力、气动力、热应力作用下的整体强度，验证叶片核心结构的承载能力，识别应力集中部位，符合行业规范 | 离心力（按叶片转速设定）、气动力、热应力（高温燃气与冷却通道温差）；模拟启动、稳态运行、变负荷工况；重点分析冷却孔周边、榫头、前缘/尾缘应力分布 | 叶片最大等效应力、热应力分布、应变分布、整体位移量；应力集中部位应力峰值；冷却孔周边应力梯度 |
| 叶片热-力耦合分析（核心） | 评估高温环境下叶片热场与力场的耦合效应，验证叶片在热应力与机械应力叠加作用下的结构可靠性，优化冷却方案 | 高温燃气温度（800-2000K）、冷却介质（空气/蒸汽）温度与流量、离心力、气动力；模拟稳态高温运行、启停热冲击工况；适配气膜冷却、冲击冷却等冷却方式 | 叶片温度分布、热应力分布、热应变分布、冷却效率；冷却孔出口温度与压力；热-力耦合应力峰值 |
| 叶片疲劳耐久性分析 | 评估叶片在循环载荷（振动、变负荷）作用下的疲劳寿命，重点关注易疲劳部位（冷却孔、榫头、焊接接头），防范疲劳开裂 | 循环气动力、振动载荷（10⁶-10⁸次循环）、启停热循环载荷；模拟长期变负荷运行、启停工况；重点分析冷却孔周边、榫头连接部位 | 疲劳应力幅、平均应力、疲劳安全系数、疲劳寿命；危险部位（冷却孔、榫头）应力分布；疲劳损伤累积量 |
| 叶片高温蠕变分析 | 评估叶片在长期高温、恒定载荷作用下的蠕变变形与蠕变寿命，防止叶片因蠕变失效导致燃气轮机故障 | 高温燃气温度（长期运行温度800-1450℃）、恒定离心力、气动力；模拟长期稳态高温运行工况；适配高温合金、CMC等不同材料的蠕变特性 | 蠕变应变、蠕变速率、蠕变寿命；叶片蠕变变形量；关键部位（叶尖、榫头）蠕变损伤程度 |
| 叶片振动特性与共振分析 | 分析叶片在运行过程中的振动特性，排查共振风险，保障叶片振动稳定性，避免振动导致的疲劳开裂 | 气动力激励、转子振动激励、叶片自身惯性力；模拟不同转速、负荷工况；分析叶片固有振动与受迫振动特性 | 叶片固有频率、振型、振动加速度、共振频率；受迫振动幅值；振动应力分布 |
| 榫头连接强度分析 | 评估叶片榫头与转子的连接强度，验证连接部位的承载能力，避免榫头松动、断裂导致叶片脱落 | 离心力、气动力、热应力；模拟启动、稳态运行、停机工况；考虑榫头与转子的接触摩擦、装配间隙 | 榫头连接部位应力分布、接触压力、位移量；榫头齿根应力峰值；连接刚度 |
| 叶片冷却通道换热与强度分析 | 评估冷却通道的换热效率与结构强度，优化冷却通道布局，确保冷却效果的同时，避免冷却孔壁开裂、破损 | 冷却介质（空气/蒸汽）温度、流量、压力；高温燃气温度；离心力、热应力；模拟稳态高温运行工况；适配气膜冷却、冲击冷却等结构 | 冷却通道换热系数、冷却效率；冷却孔壁温度、应力分布；冷却孔壁位移量；气膜覆盖效果 |
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