[發(fā)明專利]一種熱噴涂涂層性能參數(shù)計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810730034.4 | 申請日： | 2018-07-05 |
| 公開（公告）號： | CN108875260B | 公開（公告）日： | 2022-11-25 |
| 發(fā)明（設計）人： | 袁曉靜;查柏林;陳小虎;侯根良;鄭燃 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍火箭軍工程大學 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 710025 陜西省*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 噴涂 涂層 性能參數(shù) 計算方法 | ||
1.一種熱噴涂涂層性能參數(shù)計算方法，其特征在于：針對不同放大倍數(shù)下的涂層典型微觀組織形貌，首先進行圖像特征提取，獲得涂層微觀組織結構灰度圖；其次將灰度圖像進行網(wǎng)格化剖分，實現(xiàn)涂層微觀組織結構形貌灰度圖到有限元模型的轉化；最后建立涂層參數(shù)分析模型，通過計算涂層基本性能參數(shù)進而獲得熱噴涂涂層的宏觀性能參數(shù)，具體包括以下步驟：
步驟1 熱噴涂涂層微觀形貌圖像的優(yōu)選
對制備的功能涂層采集不同尺度的典型微觀組織結構形貌，按照不同放大倍數(shù)將微觀組織結構分為微觀尺度模型、介觀尺度模型：
步驟1.1 微觀尺度模型
從涂層高倍組織結構形貌圖中獲得，選擇原則是：放大倍數(shù)位于2000倍～20000倍，涂層高倍微觀組織結構形貌中不出現(xiàn)孔隙，且各相能準確標定；能夠獲取的等效性能參數(shù)包括：等效密度、等效彈性模量和等效泊松比；
步驟1.2 介觀尺度模型
用于含有孔隙、夾雜缺陷的涂層微觀結構獲取與宏觀性能參數(shù)計算，從100μm～500μm涂層組織形貌中獲得，設定涂層組織形貌放大倍數(shù)為100倍～1000倍；能夠獲得的性能參數(shù)包括：應變、應力，以及涂層的摩擦系數(shù)；
步驟2 構建涂層微觀結構各相形態(tài)有限元映射
步驟2.1 涂層微觀組織結構形貌灰度圖按像素成組分類
設定各成分相的灰度值，灰度偏差范圍[0.2 0.4]，采用像素灰度對涂層微觀圖中的像素點分組；同時，根據(jù)涂層微觀組織結構形貌中像素點代表的物相，確定圖像像素組需要的物相材料參數(shù)；
步驟2.2 骨架單元確定和優(yōu)化
設定網(wǎng)格單元的極限像素數(shù)[Pixmin，Pixmax]；對微觀涂層形貌微觀組織結構進行離散化剖分，以最大像素數(shù)Pixmax形成的單元格為固定節(jié)點，以最小像素數(shù)Pixmin剖分為單元格節(jié)點，確定骨架節(jié)點；將骨架節(jié)點間建立連接，形成單元格；根據(jù)單元格特征進行線性插值，達到主單元到實際單元的有效非線性映射，以優(yōu)化單元格數(shù)；
步驟2.3 幾何單元到有限元網(wǎng)格映射
根據(jù)涂層真實微觀組織形貌、涂層微觀形貌數(shù)字圖像、有限元單元格以及數(shù)字圖像灰度值與涂層物相參數(shù)構成的映射關系，將幾何單元與實際單元建立關聯(lián)形成有限元網(wǎng)格；
步驟3 計算熱噴涂涂層的性能參數(shù)
步驟3.1 構建涂層參數(shù)分析模型
為有限元網(wǎng)格賦予相應的基本物性參數(shù)：密度ρi、泊松比μi、彈性模量Ei，通過有限元網(wǎng)格的映射關系，建立熱噴涂涂層的參數(shù)分析模型；
步驟3.2 計算涂層基本性能參數(shù)
基本性能參數(shù)包括涂層的等效密度、等效彈性模量和等效泊松比：
等效密度ρeff遵循如下公式(1)：
其中，i,k∈[0,N-1]為不同成分相序列，N為涂層中所含有的各成分總數(shù)，fi，ρi分別為對應第i相成分的體積含量和理論密度；等效彈性模量參數(shù)Eeff由公式(2)確定：
Eeff＝∑(Ejj,max(S))/∑(S)…………………………………………(2)
其中，Eeff為等效彈性模量,S為給定應力，Ejj,max(S)為應力作用下j方向的最大應變值，其中j分別代表坐標系中的x,y方向；
等效泊松比μeff由公式(3)確定：
μeff＝∑((Ey,max(Sl)/Ex,max(Sl))/N…………………………(3)
其中，μeff為等效泊松比,Ey,max(Sl),Ex,max(Sl)分別代表在Sl應力作用下x,y軸方向的最大應變值，l∈N；
步驟3.3 計算涂層的宏觀性能參數(shù)
將獲得的基本性能參數(shù):ρeff、Eeff、μeff賦予涂層的介觀尺度模型，通過式(4)計算涂層的宏觀性能參數(shù)ηeff，包括涂層的宏觀摩擦系數(shù)與涂層應力；
其中ηa為可視宏觀性能參數(shù)，ηe為涂層主相的性能參數(shù)、ηs為涂層各相的性能參數(shù)；
通過該計算方法，可以獲得不同復合涂層真實微觀結構的塑形應變以及涂層內部的應力分布特征，推算獲得真實涂層的性能參數(shù)。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于中國人民解放軍火箭軍工程大學，未經(jīng)中國人民解放軍火箭軍工程大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權和技術合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201810730034.4/1.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
