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热障涂层裂纹扩展的数值模拟研究进展
被引量：
7
1
作者
胡忠超
王亮
+4 位作者
庄铭翔
张桓瑜
李广书
王铀
杨勇
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期740-753,739,共15页
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T...
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。
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关键词
热障涂层
有限元分析
热力耦合
表
-
界面
裂纹
界面
应力
下载PDF
职称材料
热载荷下热障涂层表-界面裂纹间的相互影响
被引量：
5
2
作者
吕凯
徐颖强
+2 位作者
孙戬
李征
赵兴
《航空动力学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第1期125-134,共10页
针对高温热载荷条件下APS制热障涂层裂纹失效问题,基于涂层系统热弹、热弹塑性本构关系,考虑陶瓷层/氧化层/粘结层界面凹凸形貌,依据表、界面裂纹位置、性质不同,分别运用断裂力学和损伤力学理论建立裂纹演化模型,结合围线积分和内聚力...
针对高温热载荷条件下APS制热障涂层裂纹失效问题,基于涂层系统热弹、热弹塑性本构关系,考虑陶瓷层/氧化层/粘结层界面凹凸形貌,依据表、界面裂纹位置、性质不同,分别运用断裂力学和损伤力学理论建立裂纹演化模型,结合围线积分和内聚力单元法,分析了热载荷下表、界面裂纹断裂参量及开裂状态,研究了陶瓷层表面裂纹与粘结层/氧化层界面裂纹间的相互影响,揭示了热、力、化多场耦合下的裂纹失效机理。结果表明,表面裂纹大幅改变界面微区域的应力分布状态,靠近界面时能使界面裂纹扩展程度整体增加20%,且相邻凸峰处开裂非均匀性可达81%,表面裂纹断裂参量主要受多层结构热失配及缺陷主导,界面裂纹对其影响相对较小,分析结果与试验结果一致。
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关键词
热障涂层
表
-
界面
裂纹
内聚力单元
界面
应力
断裂参量
原文传递
题名
热障涂层裂纹扩展的数值模拟研究进展
被引量：
7
1
作者
胡忠超
王亮
庄铭翔
张桓瑜
李广书
王铀
杨勇
机构
河北工业大学材料科学与工程学院
中国科学院上海硅酸盐研究所集成计算材料研究中心
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
出处
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期740-753,739,共15页
基金
上海市自然科学基金项目(19ZR1479600)
国家自然科学基金项目(51671208,91960107)。
文摘
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。
关键词
热障涂层
有限元分析
热力耦合
表
-
界面
裂纹
界面
应力
Keywords
thermal barrier coatings
finite element method
thermal-mechanical coupling
interface-surface crack
interface stress
分类号
TG174.44 [金属学及工艺—金属表面处理]
TG111.3 [金属学及工艺—金属学]
下载PDF
职称材料
题名
热载荷下热障涂层表-界面裂纹间的相互影响
被引量：
5
2
作者
吕凯
徐颖强
孙戬
李征
赵兴
机构
西北工业大学机电学院
出处
《航空动力学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第1期125-134,共10页
基金
国家自然科学基金(11072196
10672134
51675427)
文摘
针对高温热载荷条件下APS制热障涂层裂纹失效问题,基于涂层系统热弹、热弹塑性本构关系,考虑陶瓷层/氧化层/粘结层界面凹凸形貌,依据表、界面裂纹位置、性质不同,分别运用断裂力学和损伤力学理论建立裂纹演化模型,结合围线积分和内聚力单元法,分析了热载荷下表、界面裂纹断裂参量及开裂状态,研究了陶瓷层表面裂纹与粘结层/氧化层界面裂纹间的相互影响,揭示了热、力、化多场耦合下的裂纹失效机理。结果表明,表面裂纹大幅改变界面微区域的应力分布状态,靠近界面时能使界面裂纹扩展程度整体增加20%,且相邻凸峰处开裂非均匀性可达81%,表面裂纹断裂参量主要受多层结构热失配及缺陷主导,界面裂纹对其影响相对较小,分析结果与试验结果一致。
关键词
热障涂层
表
-
界面
裂纹
内聚力单元
界面
应力
断裂参量
Keywords
thermal barrier coating
surface and interface cracks
cohesive element method
interface stress
fracture parameter
分类号
TG174.442 [金属学及工艺—金属表面处理]
TG113.25 [金属学及工艺—金属学]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
热障涂层裂纹扩展的数值模拟研究进展
胡忠超
王亮
庄铭翔
张桓瑜
李广书
王铀
杨勇
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
下载PDF
职称材料
2
热载荷下热障涂层表-界面裂纹间的相互影响
吕凯
徐颖强
孙戬
李征
赵兴
《航空动力学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
5
原文传递
已选择
0
条
导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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