針對基體/涂層材料被廣泛應用而評價其結合性能的方法較局限的現(xiàn)狀,采用了新型的前端鍍膜彈丸撞擊評價法,并對該動態(tài)測量方法進行分析與研究。 首先,對一維彈性應力波的傳播規(guī)律進行分析,根據新型鍍膜彈丸撞擊基體/涂層試樣的過程,建立物理幾何模型并進行合理假設,運用應力波理論推導出涂層自由面的應力及界面法向應力的計算公式。以鋼基體/鎳涂層試件為實例,計算分析彈丸前端薄膜與基體聲阻抗比對產生的界面應力的影響；并采用自制圓柱體尼龍彈丸,其前端薄膜的材料與基體相似,通過控制彈道槍的用藥量來調節(jié)彈丸的發(fā)射速度,驗證了此方法能產生足夠大的沖擊波使涂層發(fā)生剝落。然后,結合非線性有限元程序ANSYS/LS-DYNA分析當彈丸頭部形狀、撞擊傾角、前端薄膜材料及厚度等參數變化時,界面應力的分布情況及切向應力的變化趨勢。此外,還針對陶瓷涂層的特點,分析不同類別的脆性涂層/基體的界面應力狀況。與理論計算結果進行對比,做出相應的分析說明。最后,根據彈丸撞擊法高頻響的特點,提出測量系統(tǒng)的設計,即在涂層側粘貼高頻響的PVDF壓電傳感器,把示波器獲得的波形曲線換算成涂層面受到的應力,基于此應力與界面應力的關系,可得界面... 

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 背景及意義
    1.2 基體與涂層結合性能的研究概況
        1.2.1 能量法
        1.2.2 物理載荷法
    1.3 本文主要工作內容
2 應力波理論分析
    2.1 引言
    2.2 應力波的基本概念
    2.3 理想狀態(tài)的波動方程
    2.4 波在不同介質界面上的反射和透射
    2.5 小結
3 前端鍍膜彈丸撞擊法理論分析
    3.1 鍍膜彈丸撞擊法原理介紹
    3.2 鍍膜彈丸撞擊法應力波傳播過程分析
    3.3 鋼基體/鎳涂層算例分析
    3.4 方法可行性試驗
    3.5 小結
4 前端鍍膜彈丸撞擊法數值模擬分析
    4.1 ANSYS/LS-DYNA介紹
    4.2 有限元模型的建立
        4.2.1 有限元空間離散化
        4.2.2 應力計算方程
        4.2.3 接觸的定義與控制
    4.3 彈丸頭部形狀對界面應力的影響
        4.3.1 幾何模型及基本假設
        4.3.2 材料模型及狀態(tài)方程
        4.3.3 數值模擬結果分析
    4.4 非垂直撞擊數值模擬分析
        4.4.1 非垂直撞擊的理論分析
        4.4.2 材料模型
        4.4.3 不同傾角的仿真結果分析
    4.5 垂直撞擊陶瓷涂層/基本的數值模擬分析
        4.5.1 陶瓷材料
        4.5.2 材料模型及參數
        4.5.3 彈丸薄膜厚度對界面應力的影響
        4.5.4 不同陶瓷涂層結合強度仿真分析
    4.6 總結與分析
5 PVDF壓電傳感器的應用及測試系統(tǒng)的設計
    5.1 引言
    5.2 PVDF壓電傳感器在動態(tài)測量中的應用
    5.3 PVDF壓電傳感器測試方法及物理參數
    5.4 使用方法及顯示設備
    5.5 自由面應力與界面應力的關系
    5.6 本章小結
6 總結
    6.1 全文工作總結
    6.2 前景展望與探討
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3715129