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热障涂层厚度及厚度不均热无损检测的数值模拟
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG115.28[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学] V250.2[一般工业技术—材料科学与工程;航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金(60672101); 航空科学基金(2006ZD51030); 北京市教育委员会共建项目专项资助项目
中文摘要:

研究了热障涂层(TBC)厚度及厚度不均的红外热无损检测(IRTNDT)的建模和基于有限单元法的数值模拟。在柱坐标系下以轴对称模型描述热障涂层结构的瞬态热传导,建立相应的物理模型及有限元模型。用有限元分析软件ANSYS计算涂层结构受热脉冲激励后的温度场,研究热无损检测可检信息参数(如最大温差和最大对比度)与厚度特征参数(厚度差和厚度)的关系。结果表明,在涂层公称厚度一定时,最大温差和最大对比度与厚度差呈非线性关系,它们随着厚度差的增大而增大;在涂层厚度差一定时,最大温差和最大对比度与涂层公称厚度呈非线性关系,它们随着涂层公称厚度的增加而减小。利用计算所得的可检信息参数与厚度特征参数的关系可以反向估计陶瓷层厚度差和厚度。这些研究结果为热障涂层厚度及厚度不均的红外热无损检测及表征提供了基本理论依据。

英文摘要:

Modeling and numerical simulation of infrared thermal nondestructive testing (IR TNDT) for the thickness and its unevenness of thermal barrier coatings (TBC) are studied by the finite element method. The transient heat conduction of TBC structures is described by an axisymmetrical model in cylindrical coordinates,and the corresponding physical model and finite element model are constructed. The temperature field of the TBC structures stimulated by a heating pulse is analyzed by using the finite element analysis software ANSYS,and the relationship between the TNDT information parameters (such as the maximum differential temperature and maximum contrast) and thickness characteristic parameters (thickness difference and thickness) are explored. The results show that at a fixed coating thickness,the maximum temperature difference and maximum contrast are a nonlinear function of the thickness difference and they increase with the increase of thickness differences. At a fixed coating thickness difference,the maximum temperature difference and maximum contrast are a nonlinear function of the coating thickness,and they decrease when the coating thickness increases. The thickness difference and thickness of ceramic coatings can be evaluated inversely by the calculated relationship between the information parameters and the thickness characteristic parameters. These results provide theoretical support for the detection and characterization of the thickness and its unevenness of TBC by IR TNDT.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
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  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24676