等離子噴涂工藝及熱障涂層數(shù)值模擬理論及應(yīng)用

第1章 等離子噴涂及熱障涂層數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀
1．1 等離子噴涂數(shù)值模擬概述
1．1．1 等離子體射流模型
1．1．2 等離子體與顆粒的相互作用模型
1．1．3 涂層的沉積模型
1．1．4 顆粒與基體的相互作用模型
1．2 熱障涂層性能預(yù)測研究現(xiàn)狀
1．2．1 涂層有限元模型構(gòu)建
1．2．2 涂層基本屬性計(jì)算
1．2．3 涂層結(jié)合強(qiáng)度預(yù)測
1．2．4 涂層熱循環(huán)失效機(jī)理分析
1．2．5 涂層熱循環(huán)壽命預(yù)測
參考文獻(xiàn)
第2章 等離子噴槍出口關(guān)鍵參數(shù)預(yù)測方法及實(shí)例分析
2．1 數(shù)學(xué)模型
2．1．1 能量守恒方程與輸入功率
2．1．2 冷卻水帶走的熱功率
2．1．3 氣體的受熱功率
2．1．4 氣體電離功率
2．1．5 噴槍出口處基本參量的確定
2．2 工程應(yīng)用實(shí)例分析
2．2．1 基本試驗(yàn)參數(shù)
2．2．2 電流強(qiáng)度的影響
2．2．3 工質(zhì)氣體的影響
2．2．4 電流強(qiáng)度與氣體流率的綜合影響
2．2．5 噴槍出口處溫度與速度的分布
參考文獻(xiàn)
第3章 等離子體二維射流場數(shù)值模擬及實(shí)例分析
3．1 數(shù)學(xué)模型
3．1．1 連續(xù)性方程
3．1．2 動量守恒方程
3．1．3 能量守恒方程
3．1．4 k-逅匠?
3．1．5 化學(xué)反應(yīng)方程
3．2 基本物性參數(shù)與輸運(yùn)系數(shù)
3．3 工程應(yīng)用實(shí)例分析
3．3．1 幾何模型與邊界條件
3．3．2 典型工況下射流溫度場與速度場
3．3．3 典型工況下射流場內(nèi)的組分分布
3．3．4 電流強(qiáng)度對射流場的影響
3．3．5 Ar流率的影響
3．3．6 He流率的影響
參考文獻(xiàn)
第4章 等離子體二維射流場中飛行顆粒數(shù)值模擬及實(shí)例分析
4．1 數(shù)學(xué)模型
4．1．1 顆粒的受力平衡方程
4．1．2 熱量交換方程
4．2 飛行顆粒關(guān)鍵參量試驗(yàn)驗(yàn)證方法
4．3 工程應(yīng)用實(shí)例分析
4．3．1 幾何模型與邊界條件
4．3．2 顆粒的飛行軌跡
4．3．3 固定軸向位置顆粒直徑、速度與溫度的分布狀況
4．3．4 顆粒的速度變化歷程
4．3．5 顆粒的表面溫度變化歷程
4．3．6 電流強(qiáng)度對顆粒的影響
4．3．7 Ar流率對顆粒的影響
4．3．8 He流率對顆粒的影響
4．3．9 顆粒在飛行過程中的熔化狀態(tài)
參考文獻(xiàn)
第5章 等離子噴涂三維場數(shù)值模擬及實(shí)例分析
5．1 數(shù)學(xué)模型
5．1．1 連續(xù)性方程
5．1．2 動量守恒方程
5．1．3 能量守恒方程
5．1．4 k-逅匠?
5．1．5 化學(xué)反應(yīng)方程
5．1．6 射流與基體相互作用方程
5．1．7 顆粒軌道模型
5．1．8 等離子體-顆粒熱量交換方程
5．2 工程應(yīng)用實(shí)例
5．2．1 幾何模型與邊界條件
5．2．2 無基體三維空間射流場
5．2．3 有基體三維空間射流場
5．2．4 三維空間顆粒群
參考文獻(xiàn)
第6章 等離子噴涂涂層的數(shù)值模擬
6．1 計(jì)算模型及計(jì)算過程
6．1．1 蒙特卡洛隨機(jī)模型介紹
6．1．2 隨機(jī)操作過程
6．1．3 網(wǎng)格的劃分
6．2 模擬涂層三維形貌及其生長過程
6．2．1 涂層三維形貌計(jì)算過程及表征參量
6．2．2 涂層密度的計(jì)算
6．2．3 涂層生長時間的確定
6．3 模擬涂層的二維組分分布
6．4 隨機(jī)模型的影響因素
6．4．1 材料組分的影響
6．4．2 隨機(jī)操作數(shù)的影響
6．4．3 初始輸入顆粒數(shù)的影響
6．5 工程應(yīng)用實(shí)例
6．5．1 涂層的三維形貌
6．5．2 涂層的二維組分分布
參考文獻(xiàn)
第7章 顆粒與基體相互作用過程數(shù)值模擬及實(shí)例分析
7．1 數(shù)學(xué)模型
7．2 顆粒傾斜入射的數(shù)值模擬參數(shù)定義
7．3 計(jì)算方法
7．4 工程應(yīng)用實(shí)例
7．4．1 熔融顆粒垂直碰撞瞬間變形歷程分析
7．4．2 熔融顆粒傾斜入射過程的數(shù)值模擬
參考文獻(xiàn)
第8章 基于涂層顯微組織的有限元模型生成方法
8．1 涂層顯微組織圖像的數(shù)字圖像處理
8．1．1 圖像數(shù)字化
8．1．2 閾值分割處理
8．1．3 有限元網(wǎng)格模型的生成
8．2 基于Micro-CT的涂層三維模型的構(gòu)建
8．2．1 Micro-CT測試系統(tǒng)
8．2．2 三維微觀組織有限元模型的生成
參考文獻(xiàn)
第9章 缺陷及片層粒子間界面對涂層基本屬性的影響
9．1 缺陷及片層粒子間界面對涂層基本屬性影響的數(shù)學(xué)模型
9．1．1 缺陷及片層粒子間界面對涂層彈性模量影響的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建
9．1．2 缺陷及片層粒子間界面對涂層熱導(dǎo)率影響的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建
9．2 缺陷對涂層基本屬性影響系數(shù)的確定
9．2．1 缺陷對涂層彈性模量影響系數(shù)的確定
9．2．2 缺陷對涂層熱導(dǎo)率影響系數(shù)的確定
9．2．3 缺陷對涂層彈性模量及熱導(dǎo)率的影響比較
9．3 片層粒子間界面對涂層基本屬性影響系數(shù)的確定
9．3．1 涂層基本屬性的試驗(yàn)測定
9．3．2 片層粒子間界面對涂層基本屬性影響系數(shù)的計(jì)算
9．4 缺陷及片層粒子間界面對涂層基本屬性的影響分析
參考文獻(xiàn)
第10章 涂層拉伸結(jié)合強(qiáng)度預(yù)測方法及實(shí)例分析
10．1 涂層拉伸結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)測試
10．1．1 涂層拉伸試驗(yàn)
10．1．2 結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)值Weibull統(tǒng)計(jì)分析
10．1．3 涂層拉伸失效位置
10．2 涂層結(jié)合強(qiáng)度預(yù)測的有限元方法
10．3 解析法預(yù)測涂層拉伸結(jié)合強(qiáng)度
10．3．1 解析模型
10．3．2 結(jié)合強(qiáng)度解析解Weibull統(tǒng)計(jì)分析
10．3．3 涂層結(jié)合強(qiáng)度預(yù)測的解析方法
10．4 涂層拉伸結(jié)合強(qiáng)度預(yù)測有限元法與解析法的比較
10．5 工程應(yīng)用實(shí)例1
10．5．1 有限元模型、材料性能參數(shù)與載荷施加
10．5．2 拉伸失效裂紋擴(kuò)展模擬
10．5．3 涂層典型區(qū)域拉伸結(jié)合強(qiáng)度計(jì)算
10．5．4 結(jié)合強(qiáng)度有限元計(jì)算值Weibull統(tǒng)計(jì)分析
10．6 工程應(yīng)用實(shí)例2
10．6．1 基本參數(shù)及三維有限元模型的構(gòu)建
10．6．2 施加載荷及邊界條件
10．6．3 模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比
10．6．4 涂層失效過程及機(jī)理分析
參考文獻(xiàn)
第11章 涂層熱循環(huán)壽命預(yù)測方法及實(shí)例分析
11．1 涂層熱循環(huán)試驗(yàn)
11．1．1 試驗(yàn)條件
11．1．2 TGO生長動力學(xué)曲線
11．1．3 涂層熱循環(huán)試驗(yàn)壽命
11．2 涂層熱循環(huán)應(yīng)力計(jì)算有限元方法
11．3 多因素耦合計(jì)算方法
11．4 工程應(yīng)用實(shí)例分析
11．4．1 幾何模型及邊界條件
11．4．2 陶瓷層高溫階段的應(yīng)力
11．4．3 陶瓷層室溫階段的應(yīng)力
11．4．4 陶瓷層熱循環(huán)應(yīng)力影響因素分析
參考文獻(xiàn)