等离子喷涂工艺及热障涂层数值模拟理论及应用_PDF下载[57MB-百度云]范群波

内容简介

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　　《等离子喷涂工艺及热障涂层数值模拟理论及应用/面向“十三五”高等教育规划教材》是面向“材料成型及控制工程”专业本科生及“材料加工工程”专业硕士生编写的专业教材，同时也适用于其他相关专业及广大工程技术人员。等离子喷涂工艺制备热障涂层技术，是延长发动机使用寿命的关键技术之一，在航空、航天、车辆、船舶及军事领域有着广泛的应用。随着各领域对新型发动机性能需求的不断提高，完全基于经验或试验进行工艺优化的传统方法已不再适用，掌握等离子喷涂工艺及热障涂层数值模拟技术则有望大幅缩短研发周期、节约研制成本。《等离子喷涂工艺及热障涂层数值模拟理论及应用/面向“十三五”高等教育规划教材》系统介绍了等离子喷涂工艺制备热障涂层过程的数值模拟理论与方法，以及涂层典型热物理性能、力学性能及使用寿命数值模拟理论与方法。全书凝聚了作者多年来的研究成果，参考了大量国内外文献资料，并针对一些具体工程应用实例进行了深入阐述和剖析。

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第1章等离子喷涂及热障涂层数值模拟发展现状1．1 等离子喷涂数值模拟概述1．1．1 等离子体射流模型1．1．2 等离子体与颗粒的相互作用模型1．1．3 涂层的沉积模型1．1．4 颗粒与基体的相互作用模型1．2 热障涂层性能预测研究现状1．2．1 涂层有限元模型构建1．2．2 涂层基本属性计算1．2．3 涂层结合强度预测1．2．4 涂层热循环失效机理分析1．2．5 涂层热循环寿命预测参考文献第2章等离子喷枪出口关键参数预测方法及实例分析2．1 数学模型2．1．1 能量守恒方程与输入功率2．1．2 冷却水带走的热功率2．1．3 气体的受热功率2．1．4 气体电离功率2．1．5 喷枪出口处基本参量的确定2．2 工程应用实例分析2．2．1 基本试验参数2．2．2 电流强度的影响2．2．3 工质气体的影响2．2．4 电流强度与气体流率的综合影响2．2．5 喷枪出口处温度与速度的分布参考文献第3章等离子体二维射流场数值模拟及实例分析3．1 数学模型3．1．1 连续性方程3．1．2 动量守恒方程3．1．3 能量守恒方程3．1．4 k-逅�方�?3．1．5 化学反应方程3．2 基本物性参数与输运系数3．3 工程应用实例分析3．3．1 几何模型与边界条件3．3．2 典型工况下射流温度场与速度场3．3．3 典型工况下射流场内的组分分布3．3．4 电流强度对射流场的影响3．3．5 Ar流率的影响3．3．6 He流率的影响参考文献第4章等离子体二维射流场中飞行颗粒数值模拟及实例分析4．1 数学模型4．1．1 颗粒的受力平衡方程4．1．2 热量交换方程4．2 飞行颗粒关键参量试验验证方法4．3 工程应用实例分析4．3．1 几何模型与边界条件4．3．2 颗粒的飞行轨迹4．3．3 固定轴向位置颗粒直径、速度与温度的分布状况4．3．4 颗粒的速度变化历程4．3．5 颗粒的表面温度变化历程4．3．6 电流强度对颗粒的影响4．3．7 Ar流率对颗粒的影响4．3．8 He流率对颗粒的影响4．3．9 颗粒在飞行过程中的熔化状态参考文献第5章等离子喷涂三维场数值模拟及实例分析5．1 数学模型5．1．1 连续性方程5．1．2 动量守恒方程5．1．3 能量守恒方程5．1．4 k-逅�方�?5．1．5 化学反应方程5．1．6 射流与基体相互作用方程5．1．7 颗粒轨道模型5．1．8 等离子体-颗粒热量交换方程5．2 工程应用实例5．2．1 几何模型与边界条件5．2．2 无基体三维空间射流场5．2．3 有基体三维空间射流场5．2．4 三维空间颗粒群参考文献第6章等离子喷涂涂层的数值模拟6．1 计算模型及计算过程6．1．1 蒙特卡洛随机模型介绍6．1．2 随机操作过程6．1．3 网格的划分6．2 模拟涂层三维形貌及其生长过程6．2．1 涂层三维形貌计算过程及表征参量6．2．2 涂层密度的计算6．2．3 涂层生长时间的确定6．3 模拟涂层的二维组分分布6．4 随机模型的影响因素6．4．1 材料组分的影响6．4．2 随机操作数的影响6．4．3 初始输入颗粒数的影响6．5 工程应用实例6．5．1 涂层的三维形貌6．5．2 涂层的二维组分分布参考文献第7章颗粒与基体相互作用过程数值模拟及实例分析7．1 数学模型7．2 颗粒倾斜入射的数值模拟参数定义7．3 计算方法7．4 工程应用实例7．4．1 熔融颗粒垂直碰撞瞬间变形历程分析7．4．2 熔融颗粒倾斜入射过程的数值模拟参考文献第8章基于涂层显微组织的有限元模型生成方法8．1 涂层显微组织图像的数字图像处理8．1．1 图像数字化8．1．2 阈值分割处理8．1．3 有限元网格模型的生成8．2 基于Micro-CT的涂层三维模型的构建8．2．1 Micro-CT测试系统8．2．2 三维微观组织有限元模型的生成参考文献第9章缺陷及片层粒子间界面对涂层基本属性的影响9．1 缺陷及片层粒子间界面对涂层基本属性影响的数学模型9．1．1 缺陷及片层粒子间界面对涂层弹性模量影响的数学模型构建9．1．2 缺陷及片层粒子间界面对涂层热导率影响的数学模型构建9．2 缺陷对涂层基本属性影响系数的确定9．2．1 缺陷对涂层弹性模量影响系数的确定9．2．2 缺陷对涂层热导率影响系数的确定9．2．3 缺陷对涂层弹性模量及热导率的影响比较9．3 片层粒子间界面对涂层基本属性影响系数的确定9．3．1 涂层基本属性的试验测定9．3．2 片层粒子间界面对涂层基本属性影响系数的计算9．4 缺陷及片层粒子间界面对涂层基本属性的影响分析参考文献第10章涂层拉伸结合强度预测方法及实例分析10．1 涂层拉伸结合强度的试验测试10．1．1 涂层拉伸试验10．1．2 结合强度试验值Weibull统计分析10．1．3 涂层拉伸失效位置10．2 涂层结合强度预测的有限元方法10．3 解析法预测涂层拉伸结合强度10．3．1 解析模型10．3．2 结合强度解析解Weibull统计分析10．3．3 涂层结合强度预测的解析方法10．4 涂层拉伸结合强度预测有限元法与解析法的比较10．5 工程应用实例110．5．1 有限元模型、材料性能参数与载荷施加10．5．2 拉伸失效裂纹扩展模拟10．5．3 涂层典型区域拉伸结合强度计算10．5．4 结合强度有限元计算值Weibull统计分析10．6 工程应用实例210．6．1 基本参数及三维有限元模型的构建10．6．2 施加载荷及边界条件10．6．3 模拟结果与试验结果的对比10．6．4 涂层失效过程及机理分析参考文献第11章涂层热循环寿命预测方法及实例分析11．1 涂层热循环试验11．1．1 试验条件11．1．2 TGO生长动力学曲线11．1．3 涂层热循环试验寿命11．2 涂层热循环应力计算有限元方法11．3 多因素耦合计算方法11．4 工程应用实例分析11．4．1 几何模型及边界条件11．4．2 陶瓷层高温阶段的应力11．4．3 陶瓷层室温阶段的应力11．4．4 陶瓷层热循环应力影响因素分析参考文献