振动现象在航空、船舶和建筑领域普遍存在并得到广泛研究。持续的机械载荷循环会降低材料力学性能，引发结构疲劳失效。以航空发动机为例，作为燃气涡轮核心部件的压气机叶片就常发生疲劳损伤。压气机用于压缩燃烧室所需空气，其叶片通常承受由高转速产生的巨大离心力，而振动引发的动态载荷会导致压气机叶片萌生疲劳裂纹并扩展。叶片的振动特性与疲劳性能直接影响发动机工作效能，为确保发动机的高耐久性与可靠性，亟需开发能够预测循环载荷下压气机叶片疲劳强度及裂纹扩展行为的研究方法。当前，高周疲劳是航空发动机压气机叶片在复杂循环机械与气动载荷下面临的主要问题，但叶片疲劳行为的预测仍具挑战性。

       我们采用相场疲劳断裂模型模拟压气机叶片的疲劳行为，该模型通过对数退化函数描述断裂韧性随疲劳周次递减的特性。通过叶片表面施加压力载荷模拟循环荷载作用，成功实现了三维疲劳裂纹扩展的数值模拟。研究发现，疲劳裂纹始于变截面区域并沿水平方向扩展。激光冲击强化（LSP）技术可显著改善疲劳性能，LSP引入的残余压应力使疲劳寿命提升95%，并有效延缓三维裂纹扩展。对于原始叶片与LSP强化叶片的疲劳强度预测，结果误差均控制在±5%范围内。该相场模型为高周疲劳行为评估提供了预测性方法，在压气机叶片长寿命高可靠性优化设计领域展现出重要应用价值。该工作也是我们将相场模型推广应用于航空航天领域的重要尝试之一。

       该研究以"Predicting high-cycle fatigue strength and three-dimensional fatigue crack growth in simulated compressor blade by phase-field model"为题，近期发表在航空航天领域知名期刊Aerospace Science and Technology。论文通讯作者为南京航空航天大学易敏教授，第一作者为其博士研究生孙燊，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ast.2025.110009