热障涂层(TBC,Thermal Barrier Coatings)因其具有很好的耐高温,耐腐蚀和抗氧化性能被广泛用于航空动力装置的热端部件上,但是热障涂层在热循环过程中会发生氧化生长形成热生长氧化层(TGO,Thermal Growth Oxide),TGO会在其内部产生生长应力,是导致热障涂层失效的主要因素之一。本文基于ABAQUS模拟了 TGO动态生长过程,分析了应力以及其他因素对热障涂层失效的影响。主要完成的工作如下:(1)目前通用的有限元软件难以实现对TGO随时间变化的动态连续生长过程的模拟。本文基于ABAQUS软件开发建立UMAT子程序,用Fortran语言编写材料本构函数,模拟了高温过程中TGO的连续生长过程。(2)利用建立的TGO模型对热循环过程中的动态生长过程进行数值模拟,对TGO生长的位移不稳定性进行分析,并且将研究结果与Kalsson经典方法进行比较。结果表明,在TGO厚度大于1μm时,Karlsson所用方法无法收敛从而停止模拟TGO生长,相比较UMAT方法可以应用于较厚的TGO生长模拟,具有一定优越性。(3)对热循环中的TGO生长应力进行研究。分析了 TGO切向应力和纵向应力的分布和其变化规律。另外,热障涂层本身的力学参数对TGO生长过程也有很大影响,分别分析了塑性屈服、弹性常数温度相关性、屈服强度温度相关性对TGO生长过程的影响。