第51卷第3期 2013年3月
上海涂料
SHANGHAI COATINGS
Vol.51 No.3 Mar.2013
涂层与基体界面结合强度数值模拟研究
宋振伟邢维升！谷美邦马英华何遍？
（1.海军驻大连426厂军事代表室，辽宁大连116005：2.海军装备部装备采购中心，北京100071）
摘要：涂层与基体的结合强度是影响涂料功能发挥的重要参数。目前测定涂层与基体结合强度的方法有很多种，对剪切法测定涂层与基体结合强度的试验设备进行力学分析，然后对力学模型进行简化，建立有限元模型。模拟分析了不同应力边界条件下涂层与基体界面剪切应力的分布情况，对实际喷涂工艺有一定的指导意义。
关键调：涂层/基体界面；数值模拟：应力分布：结合强度
中图分类号：TQ110.507
0引言
文献标识码：A
当今社会，涂料得到了越来越广泛的应用。用特定的施工方法将涂料涂覆到物体表面，经固化使物体表面形成美观面有一定强度的连续性保护膜，或者形成具有某种特殊功能的涂膜。涂料起到的主要作用就是保护和美化基体。涂层与基体之间结合强度的好坏将直接影响到涂层作用的发挥，因此，涂层与基体的结合强度便成了评价涂层质量的一项重要指标。通常涂层与基体间的结合强度用涂膜的附着力来表征，涂膜附着力越大，说明涂层与基材之间的结合强度越高。涂层附着力的测定方法一般有剪切法、划痕法、压痕法、黏结拉伸法和侧向挤压法等。这些方法由于试验设备、环境和涂装技术的影响往往不能反映涂层的真实附着力。由于问题的复杂性，到目前为止还没有一种理论能够完整地描述涂层与基体界面间的附着力分布情况。本文采用大型有限元数值模拟软件ANSYS对涂层与基体界面间的结合
强度进行力学分析研究。 1有限元分析模型 1.1几何模型
国家标准GB/T13222一1991所规定的剪切结合强度测定的试验装置如图1所示，在直径d=36mm的[收稿日期】2012-12-17
文章编号：1009-1696（2013）03-0016-03
圆柱形基体试件上加工深度为M的台阶，并在台阶上沉积厚度为5、宽度为b的涂层。将该涂层体系置于一个刚性支撑模具上，使涂层的底侧面与支撑模具顶面之间形成稳定的轴对称支撑。在圆柱体的顶面上准静态地施加轴向压力载荷F，假定在破坏前所测得的载荷最大值为Fo，那么涂层界面的剪切结合强度（t)为：
F。 Td.b
影基体涂居
8
支撑模
图1剪切实验装置示意图
Figure 1 Diagram of shear experimental device
(1)
这种试验模型假设涂层和基体交界面上的剪切应力分布是均匀的，认为涂层的破坏是由于界面之