5 / 12
Рис. 2. Разбиение модели на конечные элементы
•
толщина покрытия, имеющего структуру
β
–NiAl, составляет
30 мкм;
•
на поверхности площадью 900 мкм
2
образуются восемь включе-
ний оксида, причем два — цилиндрической формы с радиусом основа-
ния 0,5 и 1 мкм и длиной 4 и 5 мкм и шесть включений сферической
формы с радиусом 0,25, 0,5, 0,75 и 1 мкм. Расстояние между частицами
составляет от 4 до 15 мкм.
Геометрическую модель экспортировали в расчетный комплекс
ANSYS, с помощью которого отклик системы на изменение темпера-
туры получали в виде трехмерной визуализации полей температурного
и термических напряжений [11]. ANSYS позволяет выполнять расче-
ты методом конечных элементов (КЭ). С помощью модуля Design
Modeler проведена генерация единой сетки с КЭ, различающимися
по форме, плотности и размерам (рис. 2). Для повышения точности
расчетов размеры КЭ были уменьшены вблизи оксидных частиц.
Определение термических напряжений в покрытии проводилось
последовательно в два этапа: на начальном этапе рассчитывали тем-
пературы в узлах сетки, на втором — анализировали напряженное со-
стояние.
Распределение температуры было получено в результате решения
задачи одномерного нестационарного теплообмена в системе охла-
ждающая среда–покрытие–сплав. Дифференциальное уравнение те-
плопроводности, устанавливающее связь между температурой, вре-
менем и координатами элементарного объема, в данном случае имеет
вид
dt
dτ
=
a
d
2
t
dx
2
где
а
— коэффициент температуропроводности.
138 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 2