單面涂覆熱障涂層失效模式的有限元模擬

2013-06-15 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

熱障涂層在航空發(fā)動機(jī)熱端部件(燃燒室、加力燃燒室、渦輪部件、熱燃?xì)馔ǖ赖?上的應(yīng)用可有效降低金屬基體的溫度,防止部件發(fā)生高溫腐蝕,提高了航空發(fā)動機(jī)的操作溫度和熱效率,降低了排氣量,節(jié)約了燃料,延長了工件的使用壽命。

處理此類問題的我們采用了ANSYS四節(jié)點(diǎn)四自由度耦合單元PLANE13。在多物理場計(jì)算中,如果兩個(gè)物理場之間相互影響,單獨(dú)求解一個(gè)物理場不可能得到正確的結(jié)果。為了更好地觀察溫度場與應(yīng)力場的高度非線性相互作用的情形,計(jì)算采用直接耦合方法。

單面涂覆熱障涂層失效模式的有限元模擬+項(xiàng)目圖片圖片1

利用ANSYS熱-應(yīng)力耦合單元進(jìn)行瞬態(tài)溫度場的有限元分析。通過升溫和降溫、TGO層兩種不同材料的模擬。

單面涂覆熱障涂層失效模式的有限元模擬+項(xiàng)目圖片圖片2

對比應(yīng)力分析圖,可以看出二者的區(qū)別不大。由此得出,此方法并不能改善熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的脫層的問題。此現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。有限元分析對減少不必要的實(shí)驗(yàn)次數(shù)是很有幫助的。

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