本文關(guān)鍵詞：考慮界面形貌的熱障涂層氧化失效及其可靠性分析

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【摘要】：熱障涂層(Thermal barrier coatings,簡(jiǎn)稱TBCs)因其具有保護(hù)基底、緩解熱沖擊載荷、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和延長(zhǎng)服役時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天的熱防護(hù)領(lǐng)域,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片等。然而,由于其服役環(huán)境極其惡劣,幾何形貌和微觀結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜,使得涂層在發(fā)生失效時(shí)難以預(yù)測(cè),這對(duì)涂層在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的安全應(yīng)用造成了極大威脅。因而,探究涂層的失效機(jī)理并分析其可靠性將有利于航空航天的健康發(fā)展,也可對(duì)熱障涂層的應(yīng)用與優(yōu)化提供重要指導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn),界面形貌對(duì)涂層界面氧化開裂的影響非常顯著。因此本文針對(duì)不同的界面形貌,用Monte Carlo法評(píng)估了熱障涂層氧化失效的可靠性。主要研究?jī)?nèi)容如下所示:第一,分析了常用可靠性計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)。首先介紹了可靠性計(jì)算的一次二階矩法和Monte Carlo法的基本原理和計(jì)算步驟,然后通過選取不同的功能函數(shù)以及不同的隨機(jī)參數(shù)分布,分析兩種計(jì)算方法優(yōu)缺點(diǎn)。第二,評(píng)估了球形界面熱障涂層氧化失效的可靠性。根據(jù)能量釋放率準(zhǔn)則求得了熱障涂層界面形貌為球形時(shí)氧化失效的功能函數(shù),用Monte Carlo法計(jì)算了不同條件下的失效概率,并預(yù)測(cè)了失效概率隨各參數(shù)的變化關(guān)系,進(jìn)而得到各參數(shù)的敏感性因子,通過對(duì)比找出引起涂層失效的關(guān)鍵參數(shù)。第三,評(píng)估了正弦界面熱障涂層氧化失效的可靠性。界面處的應(yīng)力一直是界面失效的關(guān)鍵因素,通過有限元軟件ABAQUS分析了涂層冷卻階段的應(yīng)力場(chǎng),根據(jù)能量釋放率準(zhǔn)則求得了熱障涂層界面形貌為正弦時(shí)的功能函數(shù),用Monte Carlo法計(jì)算了不同條件下的失效概率,并預(yù)測(cè)了失效概率隨各參數(shù)的變化關(guān)系,進(jìn)而得到各參數(shù)的敏感性因子,通過對(duì)比找出引起涂層失效的關(guān)鍵參數(shù)�？傊�,本文主要從概率統(tǒng)計(jì)的角度出發(fā),用能量釋放率準(zhǔn)則作為涂層氧化失效的基本準(zhǔn)則,采用Monte Carlo法的概率計(jì)算方法,最終用數(shù)學(xué)計(jì)算軟件MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了熱障涂層的可靠性運(yùn)算。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 周益春;劉奇星;楊麗;吳多錦;毛衛(wèi)國;;熱障涂層的破壞機(jī)理與壽命預(yù)測(cè)[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

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3 馬李;孫躍;赫曉東;李W，

本文編號(hào)：1142048