Simulation numérique du comportement thermomécanique de systèmes multicouches : application au cas du système barrière thermique

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

éléments finis (méthode), projection plasma, conductivité thermique, barrières thermiques

Mots-clés

éléments finis, Méthode des - Thèses et écrits académiques,

Thermoélasticité - Thèses et écrits académiques,

Projection au plasma - Thèses et écrits académiques,

Matériaux céramiques - Thèses et écrits académiques

Les barrières thermiques obtenues par procédé de projection plasmasont largement utilisées pour prolonger la durée de vie des composants de la turbine. En raison de la faible conductivité thermique de la couche céramique, la température du substrat peut diminuer de quelques centaines de degrés. Un nouveau modèle par éléments finis a été développé pour évaluer les contraintes induites par le cyclage thermique et le développement des fissures dans un système barrière thermique obtenue par procédé de projection plasma. Un calcul thermomécanique a été réalisé en utilisant une distribution de température non homogène et prend en compte les effets des contraintes résiduelles issues du procédé d'élaboration, les propriétés thermiques et mécaniques, la morphologie de l'interface, l'oxydation et la déformation par fluage sur les contraintes locales qui sont responsables de la propagation des micro-fissures au cours du refroidissement, en particulier, près de l'interface métal/céramique. La propagation de fissures dans le système est simulée en fonction de la morphologie d'interface et de l'épaisseur de la couche d'oxyde, grâce à l'outil de contact "Debond" présent dans le code par éléments finis ABAQUS. Les résultats montrent que le système ayant une interface sinusoïdale uniforme supporte des contraintes plus élevés que celles supportées par un système à interface non-uniforme. En outre, afin de prolonger la durée de vie et d'améliorer la fiabilité des systèmes barrières thermiques, nous devons contrôler la croissance de la couche d'oxyde.