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题名热障涂层热疲劳寿命预测模型研究
被引量：8
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作者
姚玉东
艾延廷
关鹏
田晶
包天南
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机构
沈阳航空航天大学
西北工业大学
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期267-274,共8页
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基金
国家自然科学基金(11702177)
辽宁省自然科学基金(2020-BS-174)
辽宁省教育厅项目(JYT2020019)。
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文摘
目的建立热障涂层寿命预测模型,并研究涂层寿命预测与各种应力应变信息的相关性。方法首先利用带热障涂层圆管试验结果,将涂层界面简化为余弦曲线,建立了相应的二维轴对称有限元模型;然后根据热障涂层疲劳试验结果,结合线性疲劳累积理论和Manson–Coffin低周疲劳模型,建立了热障涂层的寿命预测模型,并将拟合问题转化为寻优问题,使用遗传算法确定寿命预测模型中的系数;最后基于热障涂层试验的微观照片确定出危险点位置,选取正向、剪切、等效和通过二向应力应变分析方法提取垂直于余弦曲面形貌的11种应力应变信息进行寿命预测,并分析了寿命预测的最大误差和平均误差,对分析的结果进行了验证。结果采用等效应变范围进行涂层寿命预测的最大误差和平均误差最小,分别为50%和21%,涂层寿命与等效应力的相关性最大。采用等效应变进行寿命预测的结果与文献中的结果相比,最大误差降低了169.1%,整体的寿命预测值从±2倍分散带之内缩小到了±1.5倍分散带之内。采用等效应变范围进行不同工况下的涂层寿命预测,预测结果为130次循环,试验结果为160次循环,寿命预测的结果较好。结论证明了所建立模型的正确性与准确性,为涂层寿命预测提供了一种有效方法。
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关键词
热障涂层
Manson–Coffin低周疲劳模型
线性疲劳累积理论
遗传算法
寿命预测
二向应力应变分析
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Keywords
thermal barrier coatings
Manson-Coffin low-cycle fatigue model
linear fatigue accumulation theory
genetic algorithm
life prediction
analysis of biaxial stress-strain state
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分类号
TG405
[金属学及工艺—焊接]
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