汽轮机转子是汽轮机的核心部件之一,长期服役条件下的转子,受到疲劳载荷的作用,会导致裂纹的萌生并不断扩展。为了提高转子的可靠性和对其运行寿命进行较为精确的预测。有必要对转子材料的裂纹扩展行为进行研究,找到裂纹扩展的规律。本文以汽轮机转子钢30Cr1Mo1V为研究对象,利用有限元法研究其疲劳裂纹扩展特征。应力强度因子是断裂力学中重要的参数,通过采用20节点SOLID186退化奇异单元,利用ANSYS软件,对一定尺寸的紧凑拉伸（CT）试样裂纹进行分析,得出30Cr1Mo1V转子钢裂纹尖端K I随裂纹长度和载荷水平改变时的变化规律。采用类似的有限元建模方法,分析不同裂纹长度下,三点弯曲试样裂纹尖端的应力强度因子。利用FRANC2D软件,对不同偏移距的三点弯曲试样I-II复合型裂纹进行分析,得到裂纹扩展过程中应力应变的分布情况以及扩展路径变化。通过提取裂纹尖端的K₁和K₁₁的值,对裂纹扩展角进行详细计算。裂纹扩展过程中的大致趋势是:裂纹先是偏向于支撑距离较大的一侧方向发展,然后又向中线方向靠拢;首先表现出I-II复合型裂纹的扩展行为,随着裂纹的继续扩展,呈现出I型裂纹的扩展行为。分析了裂纹扩展速率的影响因素,在I-II复合型裂纹扩展路径有限元仿真的基础上,利用计算结果,采用Paris公式,得到疲劳裂纹扩展速率与循环周次,绘制疲劳裂纹扩展速率和循环周次随裂纹长度的变化曲线,结果表明:随着裂纹偏移距增大,裂纹扩展速率变慢,扩展到同一长度时的载荷循环周次越大,表明疲劳寿命越大,偏移距增大到一定值的时候,裂纹不发生扩展。同时对采用国内与西屋公式的计算结果进行对比和计算。