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YSZ涂层阻尼性能的多尺度研究

阻尼涂层；分子动力学模型；多尺度；力学性能

YSZ涂层阻尼性能的多尺度研究

李国浩，倪岩松，张昕洁，巴德纯，杜广煜*

（东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳，邮编110819，gydu@mail.neu.edu.cn）

摘要：热障涂层(Thermal Barrier Coatings，TBCs)作为航空发动机和燃气轮机高温部件应用的关键技术，在服役环境极端恶劣的燃气涡轮发动机热端部件上获得了越来越多的应用。有研究表明YSZ涂层能够起到阻尼减振作用，以解决这类叶片的高周疲劳失效问题。目前已经有学者对阻尼涂层的制备以及涂层结构的影响因素和作用机理开展了研究，但是对于阻尼涂层结构和其自身的能量耗损机理还不清楚。很有必要通过多尺度模拟方法来揭示其微观结构对其功能特性的影响规律。

本文利用分子动力学的方法建立YSZ模型，通过对模型施加循环应力作用，输出力学加载过程中分子动能、位置等参数分析微裂纹的形成及扩展机理；通过模拟得到不同条件下的应力-应变曲线、应变能及阻尼因子等参数，得到涂层阻尼性能的微观机理。利用有限元理论对阻尼涂层结构进行建模和分析。获得其固有频率和阻尼比。分析其宏观角度的机理、特性。通过建立微观与宏观的跨尺度研究可以获得涂层结构阻尼特性的能量耗损机理以及影响因素，可以从更深层次了解涂层作用机制，获得科学的设计理论与方法。为实际工程中应用的阻尼涂层设计和制备提出优化和指导。

关键词：阻尼涂层；分子动力学模型；多尺度；力学性能

备注：展板报告

报告人：杜广煜，13842093305，gydu@mail.neu.edu.cn