شبیه سازی ایجاد و گسترش خرابی پوشش ها در ساختارهای شامل پوشش و بستر در اثر بار حرارتی با استفاده از روش المان گسسته

استفاده از پوشش ها در صنایع مختلفی، به منظور بهبود خواص سطحی مواد مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مودهای خرابی متداول در این ساختارها، جدایش پوشش از بستر از ریشه ترک های کانالی شکل می باشد. در این مقاله، روش المان گسسته به منظور شبیه سازی فرآیند ایجاد و گسترش خرابی در اثر اختلاف ضرایب انبساط حرارتی بین پوشش و بستر، از ریشه یک ترک کانالی شکل، مورد استفاده قرار گرفت. رفتار پوشش و بستر به صورت ترد الاستیک، به طوری که سفتی بستر بیشتر از پوشش و ضریب انبساط حرارتی پوشش به مراتب بیشتر از بستر است، در نظر گرفته شد. همچنین خواص فصل مشترک به صورت میانگین هندسی از خواص بین پوشش و بستر می باشد. بارگذاری نیز به صورت کاهش دما به کل مجموعه اعمال شد. اثر پارامترهایی نظیر اختلاف ضرایب الاستیک بین پوشش و بستر و همچنین ضخامت پوشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش اختلاف سفتی بین پوشش و بستر و همچنین کاهش ضخامت پوشش، اختلاف دمای مورد نیاز برای ایجاد جدایش اولیه در فصل مشترک، افزایش پیدا کرد. از دیگر نتایجی که می توان به آن اشاره کرد، تغییر در الگوی گسترش خرابی اولیه ایجاد شده، به ازای تغییر در اختلاف سفتی بین پوشش و بستر بود به طوری که، در پوشش هایی که سفتی به مراتب کم تری نسبت به بستر دارند، گسترش آسیب در داخل پوشش اتفاق افتاد اما برای پوشش های که اختلاف سفتی آن ها با بستر کم تر است، گسترش آسیب تنها در فصل مشترک ادامه پیدا کرد.

کلیدواژه ها:

Coating ، substrate structure ، discrete element method ، delamination at the interface ، damage initiation and propagation ، ساختارهای شامل پوشش و بستر ، روش المان گسسته ، جدایش ، ایجاد و گسترش خرابی