[发明专利]涂层内部残余应力的测定方法

权利要求书

1、一种涂层内部残余应力的测定方法，适用于涂层结构处于平面应变状态，其特征在于，它包括如下步骤：

1)确定温差ΔT，待测涂层的层数n，基体的厚度t_s、有效弹性模量、热膨胀系数α_s，和涂层各层的厚度t_i、有效弹性模量热膨胀系数α_i，下标i表示多层涂层的第i层涂层，下标s表示基体；

2)根据上面得到的参数，计算弯矩轴线到涂层与基体界面的距离δ、曲率K，以及涂层各层平面力引起的平面方向的应变分量下标i表示多层涂层的第i层涂层；

3)根据界面协调条件和涂层结构力与弯矩的平衡条件，将得到的距离δ、曲率K、应变分量代入公式ε_i＝ε_i⁰+K(z+δ)，从而计算出涂层各层的应变ε_i，其中，0≤z≤t_c，z为沿厚度方向的坐标，t_c为整个涂层厚度；

4)根据公式σi=Ei′ϵi,]]>计算出涂层各层内部的残余应力σ_i。

2、根据权利要求1所述的涂层内部残余应力的测定方法，其特征在于：

若所述涂层为功能梯度涂层，与基体接触的第1层涂层的材料为A，第n层涂层的材料为B，在第1层到第n层之间的涂层为材料A与B的混合成分，且沿涂层厚度方向呈阶梯变化，那么，

所述涂层各层的有效弹性模量由下式计算得出，

Ei′=EB′(VB)i+EA′(1-(VB)i)]]>

式中：为第1层涂层的有效弹性模量，为第n层涂层的有效弹性模量，(V_B)_i为材料B在第i层涂层的体积分量，(VB)i=(i-1n-1)m,]]>其中m为材料梯度指数；

所述涂层各层的热膨胀系数α_i由下式计算得出，

α_i＝α_B(V_B)_i+α_A(1-(V_B)_i)

式中：α_A为第1层涂层的热膨胀系数，α_B为第n层涂层的热膨胀系数，(V_B)_i为材料B在第i层涂层的体积分量，(VB)i=(i-1n-1)m,]]>其中m为材料梯度指数。

3、根据权利要求1或2所述的涂层内部残余应力的测定方法，其特征在于：所述涂层各层平面力引起的平面方向的应变分量由下式求得，

ϵi0=Es′tsΔαΔT+Σk=1nEk′tk(αk-αi)ΔTΣi=1nEi′ti+Es′ts]]>

式中：Δα＝α_s-α_i。