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随着航空发动机涡轮叶片工作温度的提升,使得一种主要由CaO,MgO,Al2O3和SiO2组成的玻璃态物质(CMAS)对热障涂层的危害越来越严重,从而对热障涂层的性能和耐久性有了更高的要求。本文以电子束物理气相沉积热障涂层为研究对象,利用有限元方法研究了CMAS的渗入对界面裂纹扩展及CMAS对陶瓷层(TC)内部残余应力的影响规律。采用波长固定、振幅变化的正弦曲线表示不同粗糙度的涂层界面,同时考虑了CMAS的弹性模量变化的影响及不同界面形貌与CMAS之间的相互作用。结果表明:CMAS弹性模量的增加对界面裂纹具有抑制作用,并且TGO幅值和厚度越小,抑制作用越明显。CMAS弹性模量对TC层最大残余应力S22的影响存在临界点,在临界点之前,CMAS弹性模量的变化对TC层最大残余应力的影响较大,随着CMAS弹性模量的增加,TC层最大残余应力大幅度减小;在临界点之后,TC层最大残余应力基本不受CMAS弹性模量变化的影响。这些结果对电子束物理气相沉积喷涂的热障涂层失效机理的研究具有重要意义,可以为热障涂层界面的优化提供指导。 相似文献
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为了提高采煤机使用寿命和工作效率,提升采煤机维修机电技术人员职业技能,对采煤机常见的故障进行分析,并对识别和处理这些问题进行了探索,总结出采煤机故障分析的基本方法,为保障采煤机的顺利运行及发现并排除采煤机的常见故障提供了帮助。 相似文献
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本文采用扩展有限元方(XFEM)法研究了高温下热失配应力对热障涂层表面裂纹扩展的影响。结果表明在热失配应力的影响下,表面裂纹的位置、倾斜角度和长度对裂纹扩展的长度、能量释放率和裂尖的应力水平有着显著的影响;对于初始长度相同的裂纹,界面波谷处裂纹扩展长度最长,能量释放率最大;倾斜角度越大,裂纹扩张长度越短,应变能越大;裂纹初始长度越大,裂纹的扩展长度越长且扩展速率越快,能量释放率越大。存在多条表面裂纹的情况下其裂纹扩展相互影响。 相似文献
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开发了一个温度梯度试验系统,在不同温度以及温度梯度下对薄壁圆管试件进行拉伸试验.采用有限元软件模拟得到不同温度下材料的真实应力应变关系,采用计算流体软件对冷却薄壁圆管试件进行流固耦合传热分析,并将得到的温度载荷通过温度插值程序传递到有限元模型中.根据拟合得到的不同温度的材料性能,模拟温度梯度下拉伸过程,模拟结果与试验结果相吻合,结果表明:在目前的温度梯度下,温度梯度对材料的拉伸性能有一定的影响,但影响较小,可以采用通用的数值方法研究存在温度梯度的拉伸性能. 相似文献
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火炮身管在服役中受剧烈瞬态热载荷作用,对身管热防护涂层表面裂纹的形核与扩展有重要影响。为探究不同热力学参数和几何参数对镀铬层-钢基底系统表面裂纹在瞬态热载荷下扩展的影响,进行含周期性表面裂纹镀铬层-钢基底系统在瞬态热载荷作用下的裂纹扩展行为研究。结果表明:随对流强度增大,涂层内瞬态热应力增大,表面裂纹扩展驱动力提高;随裂纹长度增加,裂尖能量释放率峰值先增后减;裂纹间距越大,裂尖能量释放率越大。表面裂纹能量释放率越大裂纹越易扩展,引起防护层开裂并过早剥落,降低身管寿命。 相似文献
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含与不含晶界空穴双晶体晶体滑移与应力场分析 总被引:1,自引:0,他引:1
基于晶体滑移理论对双晶体进行研究,考虑平行和垂直于外加应力方向的两种晶界(gain boundary, GB)状况,同时在晶界上引进空穴的影响.采用各向异性有限元程序对双晶体的应力场和滑移系开动规律以及微空穴的生长规律进行计算分析,考虑晶体取向的影响.结果表明,晶界的存在显著改变双晶体应力场,在晶界附近产生应力集中,对此两晶粒的取向有较大的影响;在相同的加载参数下,滑移系的开动主要取决于两个晶粒的取向差别;微空穴的长大与晶界类型和晶粒的晶体取向有强烈的依赖关系,其中垂直晶界更有利于晶体的滑移和微空穴的生长,滑移系开动后微空穴增长速率明显加快.文中分析表明,只有从细观的角度出发,才能准确理解晶界和微空穴对双晶乃至多晶材料的变形损伤规律和失效机理. 相似文献
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建立了镍基单晶切口试样的三维晶体弹塑性有限元模型,研究了不同尺寸的"U"型和"V"型切口试样的应力分布和滑移系开动特性,给出了八面体分切应力沿切口截面径向和周向的分布情况.结果表明切口尺寸对分切应力有显著影响:对于这两种类型切口,随着切口半径的减小,最大分切应力增加,并且切口半径越小,分切应力沿切口截面周向波动的幅度越大;相应的开动滑移系也不同. 相似文献
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界面粗糙度对热障涂层残余应力和裂纹演化的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
由于残余应力的作用是造成热障涂层失效剥落的主要因素之一,本工作采用不同幅值的正弦曲线来模拟粗糙度对陶瓷层(TBC)-结合层(BC)界面处残余应力分布的影响;以内聚力模型模拟TBC-BC界面,研究了在外加机械载荷作用下粗糙度对界面裂纹萌生和扩展的影响。结果表明,粗糙度对残余应力分布以及裂纹的形核与扩展有很大的影响。随着粗糙度的增大,陶瓷层和结合层靠近界面的波峰波谷处最大拉/压应力也增大。当施加一定拉伸位移载荷时,最大损伤与裂纹首先在幅值最小的波峰波谷处产生。 相似文献
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