热障涂层(Thermal Barrier Coatings,简称TBCs)的隔热性能优异,能够显著降低发动机的油耗并延长服役寿命,目前已经广泛应用于航空发动机。发动机在工作时,涂层不可避免的会受到粉尘、硬质颗粒的撞击,使得涂层剥落,这一失效方式被称为冲蚀失效。物理气相沉积(Electron Beam-Physical Vapor Deposition,简称EB-PVD)TBCs高温冲蚀的典型特征为塑性区、密实区以及拐弯带,其中拐弯带是最有可能萌生裂纹的位置之一,因此引起了学术界的广泛关注。传统的EB-PVD冲蚀有限元模型都是用平行的规则柱状晶来表示陶瓷层,忽略了陶瓷层的真实形貌和存在的缺陷,因此本文考虑了陶瓷层的真实形貌,建立了真实微观结构EB-PVD冲蚀模型,从拐弯带和应力场等方面分析了简单模型和真实模型的区别。主要研究内容如下:第一:利用CAD软件以及图像处理技术建立了真实微观结构冲蚀有限元模型。确立了陶瓷层的材料模型,由于陶瓷层是多孔的结构,因此选用GTN模型来表示柱状晶,间隙则用低密度的泡沫模型来表示。第二:从应力场、粒子压入深度等方面分析了简单模型和真实微观结构模型的冲蚀差异,结果表明由于两种模型的柱状晶材料均采用理想弹塑性模型,因此两种模型的无量纲粒子最大压入深度和速度随时间的变化是基本相同的;应力场分析表明,几何形貌对碰撞后的应力影响很大,相同条件下真实微观结构模型的应力明显的大于简单模型的,裂纹扩展的粒子临界无量纲动能也小于简单模型的无量纲动能。这些结果表明在模拟涂层的冲蚀失效时,我们有必要将EB-PVD的真实微观形貌考虑进去。第三:拐弯带是EB-PVD热障涂层高温冲蚀的典型特征,本文首先研究了简单模型冲蚀参数对拐弯带形成的影响,模拟发现粒子的初速度越大、半径越大时,拐弯带倾斜的程度越严重;柱状晶的长细比越大,粒子的压入深度越大,拐弯带形成越明显;其次对比分析了简单模型和真实模型拐弯带形成规律,结果表明由于真实模型柱状晶的尺寸不均匀,模型中柱状晶越大,拐弯带越难形成;垂直入射时,简单模型的拐弯带是对称分布的,而真实模型拐弯带分布并不是对称分布的。