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摘要
针对复合涂层的现有仿真方法多基于单一物理场的影响，不能反映多物理场耦合作用等实际工况下的力学性能。以航空发动机附件机匣的典型工况环境为背景，建立描述流-固-热耦合作用下梯度复合涂层各物理参数变化的数学模型，计算涂层不同分布方式下其内部的von Mises应力分布。结果表明，过渡层材料组分的渐变方式对涂层热应变和层内von Mises应力分布有较大影响，以航空发动机附件机匣中某型花键副为例，在施加实际工况下的载荷和温度条件后，温度场引起的热应力较载荷-润滑引起的应力更大，在润滑、热场和载荷的耦合作用下，三种分布方式的涂层最大应力均位于表层，随梯度的增大逐渐向基体扩散；梯度增大的过渡方式在涂层内可以获得最小的最大vonMises应力。在所关注的温度范围内，与梯度减小的过渡方式相比，使用梯度增大的过渡方式可使最大vonMises应力减小14.5%。所建立的仿真方法可模拟近似实际工况，研究结果可用于指导梯度复合涂层的设计和制备。
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