弹性涂层冲蚀模型和损伤机理研究
发布时间：2021-12-18 20:28
冲蚀是航空领域比较常见的一种损伤形式,而弹性涂层的存在,对飞机零部件起到了较好的保护作用。冲蚀颗粒一般比较小,对弹性涂层造成的损伤不明显,尤其是涂层的分层损伤,发生在内部,很难被发现。若涂层/基体结构已经存在分层等损伤,持续性的冲蚀会造成涂层剥落,从而导致外来颗粒对基体材料造成直接的损伤,使飞机零部件的使用寿命大大降低。因此将分层考虑到弹性涂层冲蚀损伤中,深入研究弹性涂层的损伤机理是非常重要的。内聚力模型适合应用于材料的分离损伤,本文将内聚力单元应用到涂层/基体模型的冲蚀分析中,分别建立了基于不同冲蚀条件的冲蚀模型,在多颗粒模型中,研究了不同冲蚀密度、冲蚀距离和多次冲蚀累积下弹性涂层损伤的内在机理;在单颗粒模型中,讨论了不同冲蚀速度、冲蚀角度和颗粒半径对涂层的影响。结果表明:(1)在产生同样凹坑深度损伤下,涂层表面的径向接触应力和粘结层切向应力的最大值均位于接触区边缘处;颗粒冲蚀密度越大,涂层最大拉应力越小;当圆心距大于两颗粒直径之和时,颗粒之间没有相互影响;多次冲蚀产生的应力小于单次冲蚀的,裂纹和分层萌生的位置更加接近接触边缘。(2)弹性涂层的失效形式主要有凹坑、犁沟、分层。其中在未...
【文章来源】： 中国民航大学天津市
【文章页数】：79 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
第二章 弹性涂层冲蚀损伤理论
2.1 冲蚀概述及损伤理论
2.1.1 冲蚀概述
2.1.2 冲蚀损伤理论
2.2 冲蚀接触的力学分析
2.2.1 冲蚀作用下的Hertz接触
2.2.2 颗粒冲蚀下的弹性涂层表面受力与变形
2.3 弹性涂层损伤模型
2.4 本章小结
第三章 冲蚀模型建立与涂层冲蚀损伤研究
3.1 ABAQUS建模基本流程介绍
3.2 弹性涂层冲蚀有限元模型
3.2.1 有限元模型的建立
3.2.2 有限元模型的验证
3.3 二维静态冲蚀模型及涂层损伤机理分析
3.3.1 冲蚀密度的影响
3.3.2 冲蚀距离的影响
3.3.3 多次冲蚀的影响
3.3.4 颗粒半径的影响
3.4 本章小结
第四章 三维动态冲蚀模型及涂层损伤机理分析
4.1 不同冲蚀速度的损伤机理分析
4.2 不同冲蚀角度的损伤机理分析
4.3 不同冲蚀颗粒半径的损伤机理分析
4.4 多颗粒冲蚀损伤机理分析
4.5 弹性涂层在冲蚀下的失效形式
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元的20#钢冲蚀磨损行为模拟 [J]. 吕东莉,练章华,张涛. 表面技术. 2018(06)
[2]材料断裂内聚力区牵引-分离曲线的测量方法研究 [J]. 沈珉,刘赫,于济菘. 实验力学. 2018(03)
[3]TC4钛合金表面冲蚀损伤机理的砂尘粒径依赖效应 [J]. 耿明睿,陈皎,杨竹芳,刘梅军,何光宇,王学德. 中国表面工程. 2018(03)
[4]航空发动机叶片叶尖涂层的研究进展 [J]. 叶雄,谭俊,宋晧,张庆. 材料保护. 2018(02)
[5]航空发动机叶片表面涂层氧化处理可行性研究 [J]. 韩国忠,陈海生. 航空维修与工程. 2017(10)
[6]脆性涂层材料断裂韧性和残余应力压痕表征技术综述 [J]. 毛卫国,杨鹏,戴翠英,何远武,万杰. 材料导报. 2017(13)
[7]颗粒冲蚀计算模型研究现状和展望 [J]. 崔璐,冉亚楠,李臻. 全面腐蚀控制. 2017(02)
[8]粘着接触下硬质涂层/韧性基底系统界面分层的有限元分析 [J]. 刘近波,王晓力. 制造技术与机床. 2017(02)
[9]重载条件下钢基体表面涂层裂纹及分层失效 [J]. 邹梦杰,石万凯,肖洋轶,杨槐峰. 中国表面工程. 2016(06)
[10]TC4钛合金与多层TiN/Ti涂层的砂尘冲蚀损伤试验 [J]. 曹鑫,王冠,何卫锋,张翼飞,何光宇,杨竹芳. 航空动力学报. 2016(09)
博士论文
[1]几种典型金属和涂层的冲击磨损机理研究[D]. 王璋.西南交通大学. 2018
[2]固体润滑涂层的损伤裂纹演变及其摩擦学特性研究[D]. 肖洋轶.重庆大学. 2016
[3]界面断裂韧性与膜基结合性能关系的研究[D]. 聂璞林.上海交通大学. 2009
[4]耐磨耐蚀层状复合管的制备及其冲蚀模拟分析[D]. 王宇飞.复旦大学. 2008
硕士论文
[1]钛合金叶片抗砂粒冲蚀性能研究[D]. 高骏冬.南京航空航天大学. 2016
[2]考虑真实微观结构APS-TBCs冲蚀失效的有限元模拟[D]. 董杰.湘潭大学. 2015
[3]钢结构涂层受风沙环境冲蚀机理和损伤程度评价研究[D]. 任莹.内蒙古工业大学. 2014
[4]高强耐火浇注料常温冲蚀磨损性能研究[D]. 廉晓庆.西安建筑科技大学. 2010
[5]材料冲蚀行为及机理研究[D]. 董刚.浙江工业大学. 2004
本文编号：3543121
【文章来源】： 中国民航大学天津市
【文章页数】：79 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
第二章 弹性涂层冲蚀损伤理论
2.1 冲蚀概述及损伤理论
2.1.1 冲蚀概述
2.1.2 冲蚀损伤理论
2.2 冲蚀接触的力学分析
2.2.1 冲蚀作用下的Hertz接触
2.2.2 颗粒冲蚀下的弹性涂层表面受力与变形
2.3 弹性涂层损伤模型
2.4 本章小结
第三章 冲蚀模型建立与涂层冲蚀损伤研究
3.1 ABAQUS建模基本流程介绍
3.2 弹性涂层冲蚀有限元模型
3.2.1 有限元模型的建立
3.2.2 有限元模型的验证
3.3 二维静态冲蚀模型及涂层损伤机理分析
3.3.1 冲蚀密度的影响
3.3.2 冲蚀距离的影响
3.3.3 多次冲蚀的影响
3.3.4 颗粒半径的影响
3.4 本章小结
第四章 三维动态冲蚀模型及涂层损伤机理分析
4.1 不同冲蚀速度的损伤机理分析
4.2 不同冲蚀角度的损伤机理分析
4.3 不同冲蚀颗粒半径的损伤机理分析
4.4 多颗粒冲蚀损伤机理分析
4.5 弹性涂层在冲蚀下的失效形式
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元的20#钢冲蚀磨损行为模拟 [J]. 吕东莉,练章华,张涛. 表面技术. 2018(06)
[2]材料断裂内聚力区牵引-分离曲线的测量方法研究 [J]. 沈珉,刘赫,于济菘. 实验力学. 2018(03)
[3]TC4钛合金表面冲蚀损伤机理的砂尘粒径依赖效应 [J]. 耿明睿,陈皎,杨竹芳,刘梅军,何光宇,王学德. 中国表面工程. 2018(03)
[4]航空发动机叶片叶尖涂层的研究进展 [J]. 叶雄,谭俊,宋晧,张庆. 材料保护. 2018(02)
[5]航空发动机叶片表面涂层氧化处理可行性研究 [J]. 韩国忠,陈海生. 航空维修与工程. 2017(10)
[6]脆性涂层材料断裂韧性和残余应力压痕表征技术综述 [J]. 毛卫国,杨鹏,戴翠英,何远武,万杰. 材料导报. 2017(13)
[7]颗粒冲蚀计算模型研究现状和展望 [J]. 崔璐,冉亚楠,李臻. 全面腐蚀控制. 2017(02)
[8]粘着接触下硬质涂层/韧性基底系统界面分层的有限元分析 [J]. 刘近波,王晓力. 制造技术与机床. 2017(02)
[9]重载条件下钢基体表面涂层裂纹及分层失效 [J]. 邹梦杰,石万凯,肖洋轶,杨槐峰. 中国表面工程. 2016(06)
[10]TC4钛合金与多层TiN/Ti涂层的砂尘冲蚀损伤试验 [J]. 曹鑫,王冠,何卫锋,张翼飞,何光宇,杨竹芳. 航空动力学报. 2016(09)
博士论文
[1]几种典型金属和涂层的冲击磨损机理研究[D]. 王璋.西南交通大学. 2018
[2]固体润滑涂层的损伤裂纹演变及其摩擦学特性研究[D]. 肖洋轶.重庆大学. 2016
[3]界面断裂韧性与膜基结合性能关系的研究[D]. 聂璞林.上海交通大学. 2009
[4]耐磨耐蚀层状复合管的制备及其冲蚀模拟分析[D]. 王宇飞.复旦大学. 2008
硕士论文
[1]钛合金叶片抗砂粒冲蚀性能研究[D]. 高骏冬.南京航空航天大学. 2016
[2]考虑真实微观结构APS-TBCs冲蚀失效的有限元模拟[D]. 董杰.湘潭大学. 2015
[3]钢结构涂层受风沙环境冲蚀机理和损伤程度评价研究[D]. 任莹.内蒙古工业大学. 2014
[4]高强耐火浇注料常温冲蚀磨损性能研究[D]. 廉晓庆.西安建筑科技大学. 2010
[5]材料冲蚀行为及机理研究[D]. 董刚.浙江工业大学. 2004
本文编号：3543121
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