热障涂层裂纹扩展的数值模拟研究进展

发布时间：2022-03-09 12:20

　　大气等离子喷涂（APS）制备的热障涂层（TBCs）在热循环过程中由于热应力的累积引起热生长氧化物（TGO）界面周围裂纹的扩展,最终导致涂层的失效。深入了解热障涂层的裂纹萌生、扩展问题,对评估TBCs的可靠性和耐久性具有重要意义。实际上,在TBCs的制造和使用过程中,后续的实验表征方法并不能反映其真实情况。有限元计算（FEM）在这些问题的研究中起着重要的作用,特别是在计算热障涂层的隔热和断裂失效问题上非常有效。综述了有限元法在裂纹形态、裂纹位置、裂纹密度对涂层界面应力的影响及相关失效问题研究中的研究进展。随着有限元技术的发展,采用基于虚拟裂纹闭合技术（VCCT）、扩展有限元法（XFEM）和内聚力模型（CZM）研究TBCs的裂纹扩展行为,利用这些方法可以对TBCs的失效模式进行实时动态监测,最终实现TBCs在实际使用条件下的寿命预测。 

【文章来源】：中国材料进展. 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章页数】：16 页

【文章目录】：
1 前言
2 裂纹对涂层应力分布的研究
    2.1 裂纹形态对涂层应力分布的影响
    2.2 裂纹位置对涂层应力分布的影响
        2.2.1 涂层表面裂纹
        2.2.2 界面处裂纹扩展
    2.3 裂纹密度对涂层应力分布的影响
    2.4 断裂力学计算方法研究裂纹扩展对涂层应力分布的影响
    2.5 裂纹扩展对涂层失效的影响
3 结语


【参考文献】：
期刊论文
[1]热障涂层损伤机理的热力化耦合理论与表征方法[J]. 杨丽.  湘潭大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]航空发动机涡轮叶片热障涂层[J]. 李应红,魏悦广,周益春.  湘潭大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]锆酸镧的固相合成及其热障涂层的抗热震性能研究[J]. 李丽芬,孙俊彬,王进双,周鑫,董淑娟,曹学强.  中国稀土学报. 2018(01)
[4]等离子涂层典型界面损伤与破坏的数值模拟[J]. 魏洪亮,杨晓光,齐红宇.  北京航空航天大学学报. 2007(10)
[5]等离子喷涂沉积过程与残余应力分析[J]. 张显程,巩建鸣,涂善东.  压力容器. 2003(01)



本文编号：3645678