基于近场动力学理论的热障涂层热冲击开裂行为

为研究热障涂层热冲击后损伤行为，设计并完成了陶瓷基热障涂层(TBC)的热冲击试验，研究了热障涂层损伤规律，分析了热冲击温度对损伤的影响。基于近场动力学(PD)理论，推导了热障涂层的热力耦合计算列式，编程计算了热障涂层的温度响应和裂纹扩展过程，分析了冲击温度对热障涂层损伤的影响。结果表明：纵向裂纹从陶瓷层表面萌生，沿厚度方向扩展到陶瓷层/粘结层界面附近，部分裂纹出现分叉和转向的现象，形成了与界面平行的横向裂纹；随热冲击温度提高，涂层中纵向裂纹萌生时间提前且数量增加，纵向裂纹数量在0.50 s时达到峰值。近场动力学方法可较好地捕捉热障涂层内部纵向裂纹和横向裂纹的萌生与扩展现象，且裂纹位置、裂纹形式及不同参数对涂层损伤的影响规律与试验符合较好。