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第 34卷 第4期 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报 V01．34No．4 2012年 l2月 NaturalScienceJournalofXiangtanUniversity Dec．2O12 在制备过程中热障涂层系统应力场有限元分析。 杨雪松 。， 周 孟h。， 张 瑜 ， 毛卫 国 。 (1．湘潭大学 材料与光 电物理学院，湖南 湘潭 41l105， 2．湘潭大学 低维材料及其应用技术教育部重点实验室，湖南 湘潭 4l1105) [摘要] 采用有限元软件ABAQUS建立了非齐边三层平板结构热障涂层模型。并模拟了在制备过程中其残余应力的分 布情况。主要讨论了沉积温度、陶瓷层厚度对其残余应力场分布的影响．计算表明t沉积温度越高，陶瓷层厚度越厚。容易 造成陶瓷层端部应力分布不均匀区域变大，同时对基底应力场不均匀分布影响区域也越深；在不同的陶瓷层厚度和沉积 温度条件下，陶瓷层和过渡层均处于压应力状态 ．其数值分别在一50～ 一300MPa和一30～一140MPa范围内．而基底 则处于拉应力状态，其值变化在 5～55MPa范围内I陶瓷层与过度层界面剪切残余应力呈双曲正弦分布，且在界面中闯 剪切残余应力的值接近于零．这些模拟结果将进一步完善解析解所预测的残余应力场分布情况，为后期采用拉仲法研究 热障涂层系统界面结合性能时提供重要的应力分析基础． 关 键 词：热障涂层I残余应力I有限元I非齐边结构 中圈分类号：TU311．3 文献标识码 ：A 文章编号：1000—5900(2012)04—0027—08 FiniteElementAnalysisofStressFieldofThermalBarrier CoatingduringtheDepositionProcess YANG Xue--song ·。． ZHOUMeng ·。。 ZHANG Yu ·。。 MAOWei-guo ·。’ (1．FacultyofMaterials．OptoelectronicsandPhysics-XiangtanUniversity。Xiangtan411105； 2．KeyLaboratoryofLowDimensionalMaterials ApplicationTechnology。MinistryofEducation． XiangtanUniversity．Xiangtan411105China) [Abstract] Residualstressdistributionsofthermalbarriercoatingsystemwiththree-layerswereanalyzed byfiniteelementmethodduringthedepositionprocess．Effectsofdepositiontemperatureandceramiccoat— ingthicknessonstressdistributionwerediscussed．Thethickertheceramiccoatingthicknessandthehigher thetemperatureare．thelargertheheterogeneousregionsofthestressdistributionnearthebothedgesof ceramiccoatingandinsubstrateare．Thecalculationresultsindicatethatthestressofceramiccoatingand bondcoatarecompressivewiththechangeofdepositiontemperatureandceramiccoatingthickness-whose valuesrangefrom 一50～一300MPaand一3O～一 140MPa。re