[發明專利]一種高速旋轉渦輪葉片熱障涂層的壽命預測方法及裝置

在審

• 申請號: 202110351013.3
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113094888A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 楊麗;顏景軍;陳環宇;劉志遠;周益春
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種高速旋轉渦輪葉片熱障涂層的壽命預測方法，其特征在于，包括：

基于渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知聲發射、已知表面應變以及熱障涂層的已知失效狀態，建立疲勞損傷模型；和/或，基于渦輪葉片熱障涂層在所述服役環境中的已知界面應力及熱障涂層的已知失效狀態，建立界面脫層模型；

其中，所述服役環境包括對所述渦輪葉片熱障涂層加載服役溫度和服役轉速之間耦合的環境；

基于所述渦輪葉片熱障涂層在實際環境下的聲發射、表面應變和所述疲勞損傷模型判斷所述渦輪葉片熱障涂層的失效狀態，和/或，基于所述渦輪葉片熱障涂層在實際環境下的界面應力和所述界面脫層模型判斷所述渦輪葉片熱障涂層的失效狀態；

其中，所述渦輪葉片熱障涂層包括：基底、粘結層和熱障涂層，所述熱障涂層通過所述粘結層固定于所述基底上；所述界面應力為所述熱障涂層和所述粘結層之間的剪切應力。

2.根據權利要求1所述的壽命預測方法，其特征在于，還包括：

獲取所述渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知聲發射、已知表面應變以及熱障涂層的已知失效狀態。

3.根據權利要求2所述的壽命預測方法，其特征在于，所述獲取所述渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知聲發射、已知表面應變以及熱障涂層的已知失效狀態，包括：

在所述熱障涂層的外表面粘貼第一應變組件和熱電偶以檢測所述熱障涂層的已知表面應變和服役溫度，優選地，所述第一應變組件粘貼于所述熱障涂層的形變最大處；

檢測所述渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知聲發射事件數；

檢測所述熱障涂層的脫落面積的比例是否達到極限，若達到極限，則熱障涂層的已知失效狀態為已失效。

4.根據權利要求3所述的壽命預測方法，其特征在于，所述獲取所述渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知聲發射、已知表面應變以及熱障涂層的已知失效狀態，還包括：

在試片上的外表面粘貼第一補償應變組件，將所述試片設置于與所述渦輪葉片熱障涂層的服役溫度相同的溫度場中，用于檢測所述第一應變組件在服役溫度中的應變；其中，所述試片與所述渦輪葉片熱障涂層的加工工藝相同；所述第一補償應變組件和所述第一應變組件的型號相同。

5.根據權利要求1所述的壽命預測方法，其特征在于，還包括：

獲取所述渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知界面應力以及熱障涂層的已知失效狀態。

6.根據權利要求5所述的壽命預測方法，其特征在于，所述獲取所述渦輪葉片熱障涂層在服役環境中的已知界面應力以及熱障涂層的已知失效狀態，包括：

將第二應變組件粘貼于所述粘接層上后，再噴涂所述熱障涂層，以檢測所述已知界面應力。

7.根據權利要求6所述的壽命預測方法，其特征在于，所述第二應變組件包括第一應變片、第二應變片和第三應變片；

所述第一應變片用于檢測所述渦輪葉片熱障涂層第一方向的第一線應變；

所述第二應變片用于檢測所述渦輪葉片熱障涂層第二方向的第二線應變；

所述第三應變片用于檢測所述渦輪葉片熱障涂層第三方向的第三線應變。