Die Bewertung der zufälligen Ermüdungslebensdauer und Zuverlässigkeit von Flugzeugtriebwerksturbinenblättern unter komplexen Betriebsbedingungen ist eine entscheidende und herausfordernde Aufgabe im Motor-Design und in der Wartung. Diese Studie schlägt einen einheitlichen Rahmen für die Analyse der kombinierten Hochzyklus-, Niederzyklus- und Kriechermüdungslebensdauer und Zuverlässigkeit von Turbinenblättern auf Basis der direkten Wahrscheinlichkeitsintegrationsmethode (DPIM) vor. Zunächst werden die grundlegenden Theorien der kombinierten Hoch- und Niederzyklusermüdung (CCF), der kumulativen Kriech- und Ermüdungsschäden sowie der Ermüdungszuverlässigkeit vorgestellt. Anschließend werden Formeln zur Berechnung des Mittelwerts, der Standardabweichung und der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der zufälligen Ermüdungslebensdauer aus der Wahrscheinlichkeitsdichte-Integralgleichung abgeleitet. Für die Analyse der Zuverlässigkeit der kombinierten Hoch- und Niederzyklusermüdung wird eine effiziente zeit-frequenz-basierte Hybridmethode entwickelt, die die Frequenzbereichsmethode zur Gewinnung der Leistungsspektraldichtefunktion der Spannung und zur Erzeugung zufälliger Spannungszeitverläufe nutzt. Zusätzlich wird die direkte Wahrscheinlichkeitsintegrationsmethode zur Bewertung der Kriech-Ermüdungszuverlässigkeit der Turbinenblätter angewendet. Abschließend wird die hohe Genauigkeit und Effizienz der vorgeschlagenen Methode durch Vergleich mit einer direkten Monte-Carlo-Simulation (MCS) und einer auf Surrogatmodellen basierenden Monte-Carlo-Simulation validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die direkte Wahrscheinlichkeitsintegrationsmethode statistische Momente und die Zuverlässigkeit der zufälligen kombinierten Ermüdungslebensdauer von Turbinenblättern einheitlich und effizient lösen kann. Darüber hinaus zeigt die Studie den signifikanten Einfluss von Kopplungskomponententermen im kombinierten Ermüdungsschaden auf die Zuverlässigkeit auf.

Analyse der kombinierten Ermüdungszuverlässigkeit; Triebwerksturbinenblätter; Hochzyklus- und Niederzyklusermüdung; Kriechermüdung; direkte Wahrscheinlichkeitsintegrationsmethode