一种分析涂层残余应力的方法及装置与流程

本申请涉及涂层材料，特别涉及一种分析涂层残余应力的方法及装置。

背景技术：

1、一些复合材料因具有硬度高、耐磨、耐腐性好的特点，而被广泛应用，常见的复合材料往往作为耐磨涂层在冶金、航空等领域应用。在复合材料涂层制备过程中，基体热膨胀系数的差异会导致冷却后涂层界面产生残余应力，而残余应力对涂层的拉伸性能和疲劳性能会产生很大的影响，故在实验中需要精确分析复合材料涂层的残余应力。

2、现有技术中，目前有多种分析残余应力的方法，例如x射线衍射法、中子衍射法、化学腐蚀法等。其中，x射线衍射法只能测量材料表面基体中的应力，并不完全等同于涂层界面残余应力，中子衍射法测量准确但成本较高，化学腐蚀法则需利用显微镜的聚焦距离测量长度，误差较大。因此，如何高精度、低成本的分析涂层界面残余应力成为了亟需解决的问题。

技术实现思路

1、基于上述问题，本申请提供了一种分析涂层残余应力的方法及装置，以高精度、低成本的分析涂层界面残余应力。

2、本申请公开了一种分析涂层残余应力的方法，所述方法包括：

3、基于上述一种分析涂层残余应力的方法，本申请还公开了一种分析涂层残余应力的装置，包括：

4、本申请公开了一种分析涂层残余应力的方法及装置。假设涂层存在热膨胀产生的残余应力，建立有限元分析模型，使有限元分析模型处理结果接近试样的实际变形轮廓数据，获取与所述残余应力对应的热膨胀系数，再建立实际厚度模型，代入热膨胀系数，计算涂层界面残余应力。基于有限元分析模型和热膨胀假设，使结果清晰、准确，且操作方便无需射线，在降低成本的同时实现了涂层界面残余应力的高精度分析。

技术特征：

1.一种分析涂层残余应力的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立有限元分析模型，使所述有限元分析模型的处理结果拟合所述变形轮廓数据，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述有限元分析模型获得所述涂层的热膨胀系数，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取试样表面的变形轮廓数据，包括：将所述变形轮廓数据的中部数据作为零点，将两端数据进行归一化处理，构建所述变形轮廓数据曲线，得到试样两端的变形最大值和轮廓变形规律。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在所述获取试样表面的变形轮廓数据前，所述方法还包括：基于存在残余应力的带涂层构件获取预设体积的试样。

6.一种分析涂层残余应力的装置，其特征在于，包括：变形轮廓数据获取单元、有限元分析模型建立单元、热膨胀系数获取单元和残余应力获取单元；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述有限元分析模型建立单元包括：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述热膨胀系数获取单元包括：

9.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述变形轮廓数据获取单元用于：将所述变形轮廓数据的中部数据作为零点，将两端数据进行归一化处理，构建所述变形轮廓数据曲线，得到试样两端的变形最大值和轮廓变形规律。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：试样获取单元，用于基于存在残余应力的带涂层构件获取预设体积的试样。

技术总结
本申请公开了一种分析涂层残余应力的方法及装置。假设涂层存在热膨胀产生的残余应力，建立有限元分析模型，使有限元分析模型处理结果接近试样的实际变形轮廓数据，获取与所述残余应力对应的热膨胀系数，再建立实际厚度模型，代入热膨胀系数，计算涂层界面残余应力。基于有限元分析模型和热膨胀假设，使结果清晰、准确，且操作方便无需射线，在降低成本的同时实现了涂层界面残余应力的高精度分析。

技术研发人员：刘春江,陈贺贺,姜涛,刘昌奎
受保护的技术使用者：中国航发北京航空材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12