在寿命估算中感兴趣的是应变谱、应力谱或裂纹尖端的强度因子振程谱。对于外载荷谱，可以利用有限单元法通过计算获得机件各点的应力谱，也可以通过机件的传递函数算得各点的响应谱。由虚拟样机试验测试得到的压气机转速谱属于外载荷谱，可采用动态有限元计算方法计算压气机叶片上危险部位的应力谱。目前，动态有限元计算法主要有三种。
（1）直接瞬态法：直接对构件划分网格，以外载荷谱为边界条件，在时域中施加载荷步。直接瞬态分析方法的优点是系统可以进行动态分析而不需要任何人工约束，能够考虑系统固有频率接近外载频率情况下的动力影响；缺点是每一载荷事件需要分别计算，需要很大的硬盘空间去储存每一时间步的应力状态，计算强度非常大，对长载荷谱无法应用，在疲劳分析前不容易确定关键单元。
（2）模态叠加法：首先利用有限元软件对构件划分网格，计算模态中性文件；其次，在多体动力学软件中施加约束、边界条件，在时域中施加载荷步。这种方法的优点是计算结构动力响应时不需要存储每一节点/单元的响应，提高了运算效率，结合多体动力求解允许对整个装配体进行有效的瞬态分析；缺点是只考虑了结构低阶振型的贡献。模态叠加法适用于求解载荷频率较少且变化平稳的结构动力响应问题。
（3）准静态线性叠加法：直接对构件划分网格，施加约束并以单位外载荷为边界条件，计算危险部位应力，以危险部位应力乘以外载荷谱。这种方法的优点是运算效率最高，硬盘空间要求少，且同样的应力数据可用于不同载荷事件的疲劳分析；缺点是静态有限元分析要求的某些约束可能不理想，当系统固有频率接近外载频率时精度不够。准静态线性叠加法适用于求解非线性程度较低的结构动力响应问题。
由于叶片是高速旋转的，如果将离心力简化为集中力作用在模型的各个单元质心上，其大小由下式确定：
式中，Pi——单元离心力，N；
mi——单元质量，kg；(www.xing528.com)
Ri——单元质心半径，m；
ω——叶片旋转角速度，rad/s；
ρ——材料密度，kg/m3；
Vi——单元体积，m3。
由式（12－8）可见，对整个叶片来说密度ρ是常数，对于单元来说体积Vi是常数，由于叶片的最大应力位置基本不变，可认为半径Ri是常数，因此离心力与转速的平方成正比，忽略变形因素，应力也和转速平方成正比关系，可以根据应力－转速关系采用准静态线性叠加法获得叶片危险部位应力谱。
图12－51所示为压气机主叶片转速与最大范式等效应力的关系，可见随着转速的上升，最大范式等效应力呈近似抛物线规律上升，反推至转速为零的点，应力应该为零。
图12－51 主叶片最大范式等效应力与转速的关系
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