陈振中 张帅 赵浩宇 王璐璐 赖泽平

摘要：利用SolidWorks对某型APU压气机内机匣进行等比例简化，建立数学模型。首先利用ANSYS软件对内机匣与涂层进行静力学分析，得到静态下的温度场及位移场。其次，将输出结果导入稳态热模块（SteadyState Thermal）中进行热分析，得到工作温度为600℃时的各部分应力应变云图。最后，通过对基体-涂层进行有预应力的模态分析，计算出基体-涂层的前10阶固有频率和振型，通过最大应力和位移点以及模态变形情况表征热振性对内机匣与涂层的界面结合强度的影响。

关键词：SolidWorks;ANSYS;封严涂层;界面结合强度

Keywords：SolidWorks;ANSYS;sealing coating;interfacial bonding strength

0 引言

现代大型客机追求经济性和环保性，节能减排是飞机设计的重要要求之一[1]。利用可磨耗封严涂层减少发动机机叶径向间隙是降低发动机油耗、提高工作效率、提高飞机整体性能的重要途径[2]。

典型的封严涂层有Metco307NS镍包石墨涂层、Metco601NS铝硅聚苯酯涂层、Metco203NS氧化釔-氧化锆涂层等[3]。航空发动机可磨耗封严涂层的关键性能如下[4]。

1）可磨耗性：在叶片与压气机内机匣发生刮磨时，封严涂层平衡自身强度与可刮削程度，保护叶尖和机匣内壁。

2）界面结合性能：指涂层和基体之间的结合强度。在相同的外界载荷下，界面结合的强度越高、界面的韧性越好，抵抗界面裂纹的能力也越强，界面结合的良好与否很大程度上决定涂层的服役寿命[5]。

3）抗热振性：指高温下抗振动冲击能力。飞机运行工况复杂，良好的抗热振性使涂层在发动机内部温度发生变化时不会轻易损耗、失效。……