Název: Návrh optimálních parametrů vícevrstvého keramického ochranného povlaku pro vysokoteplotní aplikace
Překlad názvu: Design of optimal parameters of multilayer ceramic protective coating for high temperature applications
Autoři: Dohnalík, Petr ; Hrstka, Miroslav (oponent) ; Ševeček, Oldřich (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok: 2017
Jazyk: cze
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [cze] [eng]
Hlavním cílem této práce bylo stanovení vhodné kompozice ochranného povlaku, skládajícího se z několika různých vrstev konkrétních materiálů, s ohledem na residuální napětí indukované v povlaku v důsledku rozdílných součinitelů teplotní roztažnosti jeho jednotlivých složek. Ochrannými povlaky jsou v této práci myšleny tepelné a environmentální bariéry, které mají za úkol chránit součásti před vysokými teplotami. V práci je uveden nezbytný teoretický úvod do problematiky tepelných a environmentálních bariér. Zde jsou uvedeny základní koncepce skladby jednotlivých vrstev, používané materiály a způsoby nanášení. Obsažená rešeršní studie podává přehled, jakým způsobem se v současnosti přistupuje k výpočtovému modelování residuálních napětí zejména v tepelných bariérách nanesených plazmovým nástřikem. V práci je blíže představena klasická laminátová teorie, která byla použita k výpočtům zbytkových napětí v rámci povlakové struktury. Standardně tato metoda předpokládá homogenní teplotní pole po výšce laminátu, nicméně v této práci byl nalezen způsob, jak ji rozšířit o zahrnutí proměnné teploty po výšce analyzované struktury. V praktické části práce je vytvořený model použit pro hledání vhodných vlastností dvouvrstvého až čtyřvrstvého povlaku. Výpočty byly provedeny jak pro konstantní teplotu, tak pro gradient teploty po výšce modelu. Výstupy analytického modelu založeného na rozšířené klasické laminátové teorii jsou ve vybraných případech ověřeny pomocí numerického modelu. The main objective of this work was to design a suitable composition of a protective coatings, made of several different layers of specific materials - with respect to residual stress, induced due to a mismatch in thermal expansion coefficients of each layer. Protective coating in this work means both the thermal and the environmental barrier. These coatings protect components against high temperatures and harsh environment. In this work, necessary theoretical background in the field of the thermal and environmental barrier coatings is introduced. There are mentioned some basic design approaches, commonly used materials and processing methods for the coating structure. The literature review gives an overview of modeling of such coated structures, in particular it is devoted to the thermal barrier coatings deposited by air plasma spray process. The next chapter closely describes classical laminate theory used for calculation of residual stresses in the coating. One of the assumptions of this theory is homogenous temperature field through the coating’s thickness. However, in this work was revealed a way to extend the classical lamination theory of such cases, in which the temperatures vary along the thickness of the coating. In the practical part, the analytical model was used for designing suitable properties of some coatings, which were consists of two, three and four layers. The calculations were performed both for constant temperature and for the temperature gradient. All results obtained from analytical approach were verified by numerical calculations.
Klíčová slova: environmentální bariéry; klasická laminátová teorie; metoda konečných prvků; Tepelné bariéry; vedení tepla; zbytková napětí; classical laminate theory; environmental barrier coatings; finite element method; heat conduction; residual stress; Thermal barrier coatings

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/66509

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-318659


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Diplomové práce