熱障涂層TGO不規(guī)則生長有限元模擬.pdf

1、熱障涂層具有耐高溫抗腐蝕的特點，能夠保護基體材料，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機中。幾十年米的開發(fā)和應(yīng)用表明:熱障涂層具有提高發(fā)動機的效率和性能，減少燃油消耗，延長發(fā)動機使用壽命的優(yōu)點。但是熱障涂層也存在自身的缺點和不足。由于熱障涂層的工作環(huán)境比較苛刻，在工作狀態(tài)下要承受高溫載荷，并且還要經(jīng)過升溫，降溫多次冷熱循環(huán)等，因此涂層內(nèi)部容易出現(xiàn)裂紋。并且隨著裂紋的擴展會導(dǎo)致涂層過早的剝落失效，這嚴(yán)重影響了熱障涂層的使用壽命，因此提高熱障涂層的使用壽命

2、就顯得十分的重要。
　　熱障涂層的研究方法可分為實驗研究和數(shù)值模擬兩種，但是由于實驗環(huán)境的特殊性以及實驗造價的高昂性不能夠?qū)ν繉邮нM行大量的實驗。為了使熱障涂層能夠更好的發(fā)揮作用，建立一套有效的壽命預(yù)測模型就顯得十分的必要。但是目前已有的壽命預(yù)測模型準(zhǔn)確性不高，壽命預(yù)測方法也不夠完善，因此需要建立一套比較可靠的壽命預(yù)測模型。
　　本文采用有限元方法，利用ABAQUS商用軟件，針對氧化層(thermally grownoxi

3、de)層局部生長進行了數(shù)值模擬計算。首先建立了包含變截面氧化層的熱障涂層幾何模型，模型由粘結(jié)層(BC)、陶瓷層(TC)與氧化層(TGO)三部分組成。然后賦予相應(yīng)的材料參數(shù)，考慮了材料的蠕變性能以及氧化層的氧化效應(yīng)，通過模擬高溫?zé)嵫h(huán)載荷進行熱應(yīng)力分析計算?？疾炝藷嵫h(huán)結(jié)束后應(yīng)力的分布情況，分析了蠕變和氧化效應(yīng)對應(yīng)力分布造成的影響，并在此基礎(chǔ)上對氧化層凸起的高度和寬度發(fā)生改變時的多種狀態(tài)進行了模擬，總結(jié)了氧化層高度和厚度發(fā)生改變時對熱障涂