基于遗传算法的热障涂层寿命微观影响因素

热障涂层寿命受到界面波长和幅值等微观因素的影响,但对其影响机制并不清楚。首先,基于Manson-Coffin公式和累计损伤理论,建立热障涂层寿命预测模型,并将拟合问题转化为优化问题,采用遗传算法求解寿命模型中的系数。然后,基于涂层试验数据建立热障涂层二维轴对称有限元模型,研究并确定可用于准确预测涂层寿命的应力应变信息类型。最后,采用响应面法选取陶瓷层厚度、黏结层厚度、界面波长和幅值作为影响因素,开展涂层寿命的微观影响因素研究。结果表明,使用循环等效应变范围进行涂层寿命预测的最大误差和平均误差最小,分别为50%和21%;涂层寿命随陶瓷层厚度的增加略微上升,随黏结层厚度的增加先下降后上升,随界面波长的增加先上升后下降,随界面幅值的增加而下降,且界面幅值对涂层寿命的影响最大;最优组合的涂层寿命为947次循环,与初始值相比提高了163.1%。给出不同涂层厚度下使涂层寿命达到极值的波长与幅值选择公式,研究成果可为热障涂层的寿命预测和结构优化设计提供方法与理论指导。