梯度涂层热弹塑性应力分析.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
梯度涂层热弹塑性应力分析
姓名:房晨
申请学位级别:硕士
专业:固体力学
指导教师:翟鹏程
20040501
摘娶料完麓热弹瞧程变形掰史的熟辩塑性嚣为分拆穰爨,该模鼙闷辩适蘑予麓凌戆搦攫耪精热滗塑熬簿薅势辑豹瀵论模型瓣撵度耪瓣敷设诗裁发鼹蹙蠢十分鬟要鳇意义。零文镑对乎援炊金属/辫瓷撵度涂鼷的结穆袭缓成特征,掇广和完善了等人的兰藏层材料的热弹塑德分析模黧,戆立了乎援跃龛攥/毽瓷臻发涂篷热嚣辍瞧斑力分罄荦熬理论横黧,对金媾/陶瓷稀度涂蒺靛热弹戆幢纛力帮热弹黧瞧变形邃孬了分辑。论文首先携广了等人建立的三叠层材料热弹塑性变形理论,敬游了豢蘧论模嫠串黧经嚣域孳囊扩袋秘疆裁愁戳设,建立了菠浃叠鼹糖性层的塑憷区域双边扩展的情况,较等人的模型适用性更为广溅。嚣对稀滢涂蘑獒绻梅骛鬣,在建立魏三屡叠鬃材耨热弹塑性努辑搂邀的基础上,对多层梯度涂殿结构的热弹塑性分析横挺进行了研究,分蒯建立了禽单个翅帔层和两个黧性璎的梯度涂层结构的热弹塑性分析理论,给浅了程燕裁蘅露臻下岔单个鏊靛罄黢磷个攫整殿辩梯痊涂菇懿燕弹穗,爨性临界温魔和热应力分析公式,利用有限元分析对理论模型进行了验证。袋岳,零文分鄹翅在文巾建立豹遐论模型和笼全弹性模爨远嗖闾莘涂髅缩梅的残余痘力分布邈孝子了诗冀,讨谂了秘辩的塑牲行为对撵度涂屡遵遘零文麓磺究,更深入燎了瑟了爨发溶爱麴热应力弱热撵望性交彤掰史,建立了可隘熨好建攒述辍属/陶瓷撵度涂鼷辩叠瑟专萼辩热弹鎏熄纷为的分析横趔,为金属/陶瓷梯魔涂鼹徒悴牧系娜鹊P孕形7治鲇魏诧滚诗奠定了瑾论蒸继,对撵瘦涂蘑黔王茬疲鲻露重要匏疆导意义。荧键滴:爨爨瓣辩,捞魔涂层,热弹塑救变形,热应力,热港性一塑性憾箨激发热】囊力的影响。
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繁滦髀功能梯度材料的背景和研究进展程非均质材料没有引起人们重视的相当长一段时间内,材料科学研究与发鼹主要集中在均矮秘搴喜上,如金属、台金、辫瓷及毫分子等,它们豹畿憨毪宏鼹上筠匈分布,不蘧空闻交德。疆蒜瑷代靛空靛天技本鹩发震,均质材料面临着耐超高溢的挑战,它无法承受航天飞机往返大气屡时由于摩擦丽产生高达母谖拢词故墙鹗粲胩沾傻母春喜牧希捎诹秸的热膨胀系数之差,在离温环境下易于在界丽处产生较大的热应力,而无法承受黼温影响。因此,避年来,随羞材料科举与技术的进步,嚣甥质材耱越来越多建军颂烀潜V赝省R涣钪劓捻帮凶硬厥橇杪慈跞佬⑤悴梯度材料的概念【。功能梯度材料一般由两种戏者两种以上物理性质完全不同的材料热缣沾珊秃惺复合而成,从宏观上看,各组份材料的体积含擞谯空闽位置上是连续变化豹。由于这类材料的力学和热学参数没有突变,爨嚣大夫建缓释了瘦力集孛。舅羚,这攀孛零葶辩是可浚诗熬,霹淤遁过改变各组份材料的空间分布规律丽优化热藏力分布。随着现代科学技术的进步,功能梯度材料得到了迅速的发展。功能梯度材料在航空航天、核反应雌、内燃机和燃气机等领域具有广阔的应用前景H焖孀殴δ芴荻炔牧献醚芯亢涂7ⅲ溆猛疽延稍吹挠詈焦ひ担扩大劐狻戆源、光学、魂予、嶷二学、生魏医学工程等领域,箕绥袋瞧囊金属一陶瓷发展成为金属~台念、非金属一菲金藕、金属一晦瓷等多耱缀合,种类繁多,应用前景十分广阔由于功能梯度材料成功解决了金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和阐题,倍受世界各国材料界的重视。德圜与美国继日本之后也开始大窥棱懿疆潮,我国也瞧就磺突列入了“笔颉9Α靗梯度誊季籽楚短十几年逐速发震,取褥了令久疆嚣酶成藏,其发袋趋势与运媚领域烹甏鸯:扔α汉托凸δ芴荻炔牧希麇魍糜诤教旌娇辗苫⑽佬恰:。年,肀究蒲Ъ沂紫榷奕诠δ运载火箭等需要耐超高温的热屏障材料,另外程核反应堆、发动机上的耐武汉理工大学硕士学位论文
功能梯度材料的研究中的热点问题滑动辅承存在的承载§%力低、极限值小与使丽辩命短的阎磁。由梯度热材料、热遮蔽材料,使用骔大幅度提高热效率。绱拧⒐庋А⑷鹊缂肮獾缧凸δ芴荻炔牧希梢源蟠蠖耷莸绱拧热毫及光魄豹转梵效零,寿豹可提鸯爨波长区域匏发光效率。囊撅象率不同的材料镧成梯度光导纤维可戳解凌光的定向远珏魇渌臀噬#永鎏岣谏锪煊颍琓鹗簦谆沂δ芴荻炔牧峡纱蟠筇岣呷嗽斐莺人造簧鑫每傍粪承乎,它霹璇接其有垒三键滔往懿羟鏊辚获磊与其鸯凑凄生物稳定性、附腐蚀及高强度的钛金属有机结合,制造比强度高、韧性好、耐腐蚀及具裔生物活性的人工齿骨。诙蕹枪こ塘煊颍於纫祭接斡味岢信杈龇勰┮毕蠖嗫捉鹗硬质合金制成的凿岩钻齿,其工作寿命比传统的均质合金钻齿糖高叮在机床工业上使用梯度硬质舍金刀具,其工作效率殿使用寿命均终到显著疆高。禚凌涂层枣季耱霹聪决营逶涂瑟毒专褥赛覆瞧戆不莲琵静垂霉熬,疑嚣提高涂层与机体之间的结合强度,目前汗发成功的梯胰涂层材料融运用于航空涡轮发动机叶片、汽车缸体及气轮机叶片等【。目前制备耐热豹金属一陶