热循环条件下圆柱结构热障涂层系统应力场有限元分析

王千文¹，蒋俊平^2,3，毛卫国^2,3

1. 海南省琼州学院电子信息工程学院2. 湘潭大学材料与光电物理学院材料科学与工程系3. 湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室

摘 要：采用有限元模拟方法,在热循环条件下模拟计算了圆柱结构热障涂层系统应力场的演变情况,分析和讨论了热循环工作温度、陶瓷层厚度对应力场分布的影响。研究发现,在仅考虑热弹性变形的条件下,热循环工作温度和陶瓷层厚度主要影响涂层系统在保温阶段的应力场大小;在每次热循环冷却之后,系统中同一位置的残余应力值相等。对于圆柱体结构的热障涂层系统,由于材料参数不匹配而导致材料的环向应力远大于径向应力数值,因此在后续分析测试中建议重点关注其环向应力的演变。

关键词：热障涂层;有限元;热循环;应力场;