view in publisher's site

Finite element simulation of tensile bond strength of atmospheric plasma spraying thermal barrier coatings

Before thermal cycling or thermal exposure, tensile failure of atmospheric plasma spraying (APS) thermal barrier coatings (TBCs) usually occurs by spallation of the ceramic coating at or near the bond coating, due to the accumulation of microcracks damage. In the current paper, finite element geometric models based on the real microstructural image of TBCs are generated, and the microcracks growth induced by the uniaxial tensile loading is simulated by employing LS-DYNA code with a failure criterion determined by maximum tensile stress of yttria partially stabilized zirconia (YSZ). Additionally, the modified Brazilian disc specimens with a central hole are used to obtain the intrinsic static failure criterion of non-defective YSZ. By means of a statistical method in conjunction with finite element method (FEM) results, the tensile bond strength of APS TBCs is calculated as 40 MPa in this paper. Meanwhile, damage accumulation and microcrack growth can be observed vividly by simulation processing. The numerical simulation result agrees well with the corresponding experimental result. It is shown that the methodology developed in this paper is very efficient in understanding damage evolution in TBCs.Research Highlights►Finite element models based on the realistic microstructural images of TBCs. ►The fracture tensile stress of dense YSZ is 215 MPa by MBD specimens. ►Modeling microcracks growth of TBCs during the tensile process. ►The tensile bond strength of simulation results is 40 MPa by Weibull analysis.

شبیه‌سازی آلمان محدود برای استحکام پیوند کششی پلاسما با استفاده از پوشش‌های سد گرمایی

قبل از قرار گرفتن در معرض گرما و یا قرار گرفتن در معرض گرما، شکست کششی پوشش‌های بازدارنده پلاسمای اتمسفر (APS)معمولا با spallation پوشش سرامیکی در یا نزدیک پوشش پیوند رخ می‌دهد که به علت تجمع آسیب microcracks است. در مقاله حاضر، مدل‌های هندسی آلمان محدود براساس تصویر ریز ساختار ریز ساختار تولید شده تولید می‌شوند و رشد microcracks ناشی از بار کششی تک محوری با استفاده از کد LS - dyna با معیار شکست حاصل از فشار کششی ماکزیمم of نیمه پایدار شده شبیه‌سازی می‌شود (ysz). علاوه بر این، نمونه‌های دیسک اصلاح‌شده برزیل با یک حفره مرکزی برای به دست آوردن معیار شکست درونی درونی of ناقص استفاده می‌شود. با استفاده از یک روش آماری در رابطه با نتایج آلمان محدود (FEM)، مقاومت پیوند کششی C TBCs به صورت ۴۰ MPa در این مقاله محاسبه می‌شود. در عین حال، تجمع آسیب و رشد microcrack را می توان به وضوح با پردازش شبیه‌سازی مشاهده کرد. نتیجه شبیه‌سازی عددی بخوبی با نتایج تجربی مربوطه همخوانی دارد. نشان‌داده شده‌است که روش ارایه‌شده در این مقاله در درک تکامل آسیب در مدل‌های آلمان محدود TBCs.Rese مبتنی بر تصاویر microstructural واقع گرایانه of بسیار کارآمد است. تنش کششی شکستگی در ysz به وسیله نمونه‌های MBD برابر ۲۱۵ مگاپاسکال است. مدل‌سازی رشد microcracks در طول فرآیند کشش. مقاومت پیوند کششی نتایج شبیه‌سازی با تحلیل Weibull ۴۰ MPa خواهد بود.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.