第十四届全国表面工程大会

269 / 2022-09-26 17:29:17

孔隙对大气等离子喷涂热障涂层微压痕响应影响的有限元数值模拟研究

孔隙；热障涂层；微压痕；力学行为；有限元

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微纳米压痕技术是一项表征陶瓷涂层系统力学性能和弹塑性响应行为的一项重要技术。通过Python二次开发在ABAQUS中建立含随机分布的圆形孔隙的热障涂层模型，研究孔隙对大气等离子法（APS）制备的热障涂层的微纳米压痕响应的影响。并在含随机圆形孔隙热障涂层模型的基础上，利用扩展有限元法（XFEM）模拟分析微纳米压痕实验过程陶瓷层内的裂纹扩展，探究微裂纹和孔隙间的相互影响，以及涂层内裂纹萌生扩展的规律。模拟结果表明，孔隙的存在会在加载和卸载过程中释放一定的应力集中，从而改变涂层应力的分布特征。孔隙的存在会导致裂纹向孔隙的方向偏移扩展，并在一定程度上阻止裂纹扩展。将这些工作与微纳米压痕实验的实验数据联系起来，可以对热障涂层体系的力学性能进行有效预测。