資源描述：
《熱防護(hù)涂層服役過程數(shù)值模擬研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文熱防護(hù)涂層服役過程數(shù)值模擬研究NumericalSimulationResearchonThermalProtectionCoatingduringServiceProcess作者姓名：趙鵬工程領(lǐng)域：材料工程學(xué)號(hào)：31505018指導(dǎo)教師：張立文教授完成日期：2017.05大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研
2、究成果，也不包含其他已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要熱防護(hù)涂層是用來保護(hù)基體材料的一種隔熱涂層。在保證基體材料不受外界環(huán)境的氧化、腐蝕等破壞的同時(shí)，熱防護(hù)涂層能使基體材料在更高的溫度下使用，從而延長基體材料的使用壽命，因此廣泛地應(yīng)用在航空航天等諸多領(lǐng)域。隨著各國高超聲速飛行器研究計(jì)劃的開展，熱防護(hù)涂層的研制和使用成為該計(jì)劃的主要研究目標(biāo)之一，國內(nèi)外的研究者為此做了大量工作。熱防護(hù)涂層在高溫環(huán)境下要承
3、受較大的溫度梯度，同時(shí)涂層結(jié)構(gòu)在溫度的作用下會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而影響其使用性能，因此熱防護(hù)涂層在高溫環(huán)境下服役時(shí)的溫度和應(yīng)力響應(yīng)是本文研究的重點(diǎn)。本文主要以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)噴管部位為目標(biāo)設(shè)計(jì)區(qū)，以高溫綜合性能良好的SiC/SiC復(fù)合材料為基體，采用MSC.Marc有限元軟件建立了熱防護(hù)涂層的二維軸對(duì)稱模型，對(duì)典型高溫環(huán)境服役過程的溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：首先，借助于傳熱學(xué)和熱應(yīng)力的有限元理論，采用MSC.Marc有限元軟件，以SiC/SiC復(fù)合材料為基體建立了熱防護(hù)涂層有限元模型，模擬了涂層服役過程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)
4、變場(chǎng)。結(jié)果表明，熱防護(hù)涂層顯著降低了基體溫度，表現(xiàn)出良好的隔熱效果；由于材料屬性的不匹配，陶瓷層與粘結(jié)層界面及粘結(jié)層與基體界面附近的應(yīng)力梯度較大；總的等效塑性應(yīng)變?cè)谡辰Y(jié)層附近較大。然后，鑒于熱防護(hù)涂層結(jié)構(gòu)在重復(fù)使用過程中的不穩(wěn)定性，忽略高溫蠕變行為，對(duì)涂層在重復(fù)使用過程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并對(duì)其演化規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在模擬重復(fù)使用過程中，隨著循環(huán)周次的增加，熱防護(hù)涂層的溫度不會(huì)發(fā)生任何改變，而不同位置的應(yīng)力變化各不相同；發(fā)生塑性變形的位置，總的等效塑性應(yīng)變隨著循環(huán)周次的增加發(fā)生累積。最后，基于熱防護(hù)涂層服役過程的有限元計(jì)
5、算結(jié)果，采用局部靈敏度分析方法對(duì)熱防護(hù)涂層的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的靈敏度進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，溫度場(chǎng)對(duì)陶瓷層的熱導(dǎo)率和厚度敏感，而對(duì)陶瓷層的比熱不敏感；應(yīng)力場(chǎng)對(duì)陶瓷層的熱導(dǎo)率、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、泊松比和厚度敏感，而對(duì)陶瓷層的比熱不敏感。關(guān)鍵詞：熱防護(hù)涂層；數(shù)值模擬；重復(fù)使用性分析；靈敏度分析-I-熱防護(hù)涂層服役過程數(shù)值模擬研究NumericalSimulationResearchonThermalProtectionCoatingduringServiceProcessAbstractThermalprotectioncoatingisakindo
6、finsulatingcoatingtoprotectsubstratematerial.Thermalprotectioncoatingcanprotectsubstratematerialfromoxidationandcorrosion,meanwhile,itcanmakesubstratematerialserviceinhighertemperaturesothattheservicelifeofsubstratematerialcanbeextended.Soithasbeenappliedwidelyinmanyfields,such
7、asaerospace.Withthedevelopmentofresearchprogramofhypersonicvehicle,preparationandapplicationofthermalprotectioncoatinghasbecomeoneofthemainresearchobjectives,andlotsofresearchersallaroundtheworldhavedonemassesofwork.Thermalprotectioncoatinghastobearlargetemperaturegradientunder
8、hightemperature,andthereisthermalstressinthewholecoati
