涂层/基底体系的界面损伤失效表征
作者单位：北京化工大学
会议名称：《北京力学会第二十九届学术年会》
会议日期：2023年
学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术]
摘 要：涂层因为其隔热、耐磨等优异性能,常用于保护基底,实现基底正常工作的目的。因而涂层/基底体系在诸多领域具有广泛应用,如航空发动机涡轮叶片。但是,由于涂层和基底的力学参数不匹配,在受到机械载荷时,常常会导致涂层横向开裂或者界面层裂。本文通过结合内聚力模型的有限元方法,模拟了拉伸载荷作用下涂层/基底体系的界面开裂。结果表明,涂层/基底体系的界面裂纹主要受到剪切应力的作用,裂纹萌生于体系的两端并向内扩展,剪切应力呈现反对称的形式。此外,基于界面裂纹演化的模拟结果和控制应力的泰勒展开,定量表征了涂层/基底体系的界面开裂行为。结果表明,损伤随应力的增大而增大,服从幂指数为0.5的幂律特性,仿真结果与模型的预测一致。