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(diǎn)，能夠保護(hù)基體材料，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的效率和性能，減少燃油消耗，延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。但是熱障涂層也存在自身的缺點(diǎn)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(kuò)展會(huì)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(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬兩種，但是由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境的特殊性以及實(shí)驗(yàn)造價(jià)的高昂性不能夠?qū)ν繉邮нM(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)。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(duì)氧化層(thermally grownoxi

3、de)層局部生長進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)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(jìn)行熱應(yīng)力分析計(jì)算。考察了熱循環(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(duì)應(yīng)力分布造成的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)氧化層凸起的高度和寬度發(fā)生改變時(shí)的多種狀態(tài)進(jìn)行了模擬，總結(jié)了氧化層高度和厚度發(fā)生改變時(shí)對(duì)熱障涂