考慮界面形貌的熱障涂層氧化失效及其可靠性分析.pdf

1、熱障涂層(Thermal barrier coatings，簡稱TBCs)因其具有保護基底、緩解熱沖擊載荷、提高發(fā)動機效率和延長服役時間等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛應用于航空航天的熱防護領(lǐng)域，如航空發(fā)動機的渦輪葉片等。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)又非常復雜，使得涂層在發(fā)生失效時難以預測，這對涂層在航空發(fā)動機中的安全應用造成了極大威脅。因而，探究涂層的失效機理并分析其可靠性將有利于航空航天的健康發(fā)展，也可對熱障涂層的應用與優(yōu)化提供

2、重要指導。研究發(fā)現(xiàn)，界面形貌對涂層界面氧化開裂的影響非常顯著。因此本文針對不同的界面形貌，用Monte Carlo法評估了熱障涂層氧化失效的可靠性。主要研究內(nèi)容如下所示：
　　第一，分析了常用可靠性計算方法的優(yōu)缺點。首先介紹了可靠性計算的一次二階矩法和Monte Carlo法的基本原理和計算步驟，然后通過選取不同的功能函數(shù)以及不同的隨機參數(shù)分布，分析兩種計算方法優(yōu)缺點。
　　第二，評估了球形界面熱障涂層氧化失效的可靠性。根據(jù)

3、能量釋放率準則求得了熱障涂層界面形貌為球形時氧化失效的功能函數(shù)，用Monte Carlo法計算了不同條件下的失效概率，并預測了失效概率隨各參數(shù)的變化關(guān)系，進而得到各參數(shù)的敏感性因子，通過對比找出引起涂層失效的關(guān)鍵參數(shù)。
　　第三，評估了正弦界面熱障涂層氧化失效的可靠性。界面處的應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力場，根據(jù)能量釋放率準則求得了熱障涂層界面形貌為正弦時的功能函數(shù)，用Mont