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《界面粗糙度对双层热障涂层残余应力影响的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、焊接·切割(2)Welding界面粗糙度对双层热障涂层残余应力影响的数值模拟侯平均,王汉功,查柏林,袁晓静(第二炮兵工程学院,陕西西安710025)摘要:运用ANSYS有限元分析软件模拟了双层热障涂层(ZrO2/NiCrAlY)在制备过程中的温度场,在此基础上,进行热-应力耦合计算分析试样的残余应力,重点计算了不同基体表面粗糙度条件下的残余应力分布。结果表明:试样的温度分布呈不均匀变化,与实际喷涂过程相近;双层热障涂层的最大残余应力集中在粗糙界面的凸起与凹坑部分;涂层内的等效残余应力随表面粗糙度的增大整体呈增大趋势,在Ra=30μm
2、附近时,等效残余应力较小,同时压应力较小。关键词:热障涂层;ANSYS;残余应力;界面粗糙度中图分类号:TG174.442文献标识码:A文章编号:1001-3814(2007)01-0082-04NumericalSimulationforEffectofInterfaceRoughnessonResidualStressofDouble-layerThermalBarrierCoatingsHOUPing-jun,WANGHan-gong,ZHABai-lin,YUANXiao-jing(TheSecondArtilleryEng
3、ineeringInstitute,Xi'an710025,China)Abstract:UsingfiniteelementanalysissoftwareANSYS,thetemperaturefieldofdouble-layerthermalbarriercoatings(TBCs)wasnumericalsimulatedinthecourseoffabricatingspecimen.Theresidualstressinthecoatingswasnumericallyanalyzedbythemethodofther
4、mal-stresscouplinganalysis,andresidualstressdistributionunderthedifferentmatrixsurfaceroughnesswascalcualted.Theresultshowsthatthetemperaturedistributionsinthespecimenschangeunevenly,whichagreeswiththerealsprayingcourse.Themaximumresidualstressconcentratesonthetipandpi
5、tofthecoarseinterfaces.TheequivalentstressesofTBCshaveincreasingtrendwiththeincreaseofinterfaceroughness.Thesmallertheequivalentstressis,thelowerthecompressstressappearsattheroughnessvalueofRa=30μm.Keywords:thermalbarriercoatings(TBCs);ANSYS;residualstress;interfacerou
6、ghness热障涂层是用于航空发动机、涡轮机等高温学者研究了一些可行的实验方法,如衍射方法、挠端部件表面的一层热障物质,它具有耐高温、耐腐曲方法及材料移动方法等,但这些方法对试样的[5]蚀等特性。典型的热障涂层是由金属粘结层尺寸要求有很大限定,而且测试过程过于繁琐。(NiCrAlY)和陶瓷层(ZrO2)组成。随着航空航天随着计算机技术的发展,有限元分析方法在涂层[1]技术的发展,热障涂层受到越来越多的重视。形成过程中的热力学分析方面得到较快发展。如[6]由于涂层与基体热膨胀系数、导热系数不匹杨定富等人用ANSYS5.6研究了基体预热
7、温度[1]配等原因,涂层与基体将随着温度的变化而形变,对热障涂层热残余应力影响,陈晓梅等人用会在涂层内部产生残余应力。这些残余应力严重ANSYS7.0分析了热膨胀系数对热障涂层应力的[2][7]影响着涂层的一些主要性能,如耐剥落性能、疲影响,张显程等人采用有限元软件(ANSYS)研[3][4]劳寿命及结合强度等。为了提高热障涂层的使究了等离子喷涂ZrO2/NiCrAlY功能梯度涂层形用寿命及机械完整性,模拟分析涂层内部残余应成过程中的热力学行为以及残余应力分布。但这力值及应力状态具有重要的工程意义。些研究大都假设涂层界面为光滑平面,
8、而没有考[8][9]为了预测喷涂过程中残余应力与变形,许多虑界面形貌对残余应力的影响。王洪、姚国锋等虽然考虑了界面形貌对热障涂层残余应力的影收稿日期:2007-01-23响,但没有考虑试样温度场的不均匀性和材料的作者简介:侯平均(19
