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涂层界面热力耦合场的精细分析
编号：289 访问权限：仅限参会人 更新：2020-10-22 08:25:36 浏览：538次 口头报告

报告开始：2020年11月15日 09:55（0）

报告时间：15min

所在会场：[B] 分会场一：第十二届全国青年表面工程论坛A [B1] 上午

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摘要
随着新型智能结构及高性能航空发动机等高端装备的不断发展,涂层在各类结构中越来越常见。涂层界面场的准确计算是各种新型结构设计的基础。由于界面场的复杂性和不连续性，使得对其精确计算比较困难。为解决以上技术难点，本文提出一种解决涂层结构热力耦合场的精细计算方法，研究涂层界面力学性能。主要工作包括以下几个方面：
  1. 基于横观各向同性材料的通解，构造了含待定常数的简洁调和函数，得到了点热源作用在涂层表面下的横观各向涂层结构的热力耦合场，将调和函数代入通解，由边界条件、界面条件和热力平衡条件求得待定常数，推导了涂层结构热弹性的全场解析解。
  2. 基于全场解析解，设计了详细的数值试验，探讨了该方法的计算有效性和高效性。研究了涂层热工参数、涂层弹性模量、涂层厚度对涂层结构应力场的影响。
  3. 基于点热源作用下的涂层结构解析解，利用高斯数值积分方法推导了任意分布热载荷作用下界面场的精确解。着重分析了三种工程上比较典型的热源载荷（均布载荷、非对称载荷、椭圆对称分布载荷）作用下，涂层结构热力耦合场特性。并研究了三种热源作用下涂层材料参数和涂层厚度对涂层界面的脱层问题。分析了热阻涂层和基体的复杂界面效应、剪切和张拉脱层发生的区域以及涂层区的张拉失效特点，给出了涂层最佳厚度和界面破坏评价准则，为热阻涂层结构的精细设计提供了基础。
综上所述，本文应用格林函数方法获得了横观各向涂层结构三维全场解析解，可高效精确分析涂层热力耦合问题。结合高斯积分方法，分析了任意热源载荷作用下涂层结构热力耦合场特性。并对涂层材料和涂层厚度对耦合场影响进行了分析，得到了不同热源载荷下涂层界面破坏特点，比较全面地研究了涂层界面热力耦合场特性，为工程设计提供了理论基础。
 
关键词
涂层；热弹性；界面；格林函数；热源
报告人
李秋华
湖南大学

稿件作者
李秋华 湖南大学
侯鹏飞 湖南大学机械与运载工程学院
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重要日期

  • 会议日期

    11月13日

    2020

    至

    11月16日

    2020

  • 10月31日 2020

    提前注册日期

  • 11月05日 2020

    初稿截稿日期

  • 11月16日 2020

    注册截止日期

主办单位
中国机械工程学会表面工程分会
承办单位
广东省新材料研究所
北京大学深圳研究生院
现代材料表面工程技术国家工程实验室
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