热障涂层（Thermal barrier coatings,简称TBCs）由于具有高熔点、低热导率和耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空发动机、燃气轮机的热端部件,是当前高性能航空发动机不可或缺的关键隔热技术。实现高性能航空发动机的跨越式升级越来越依赖于热障涂层向高隔热、长寿命的方向发展。然而,涡轮叶片结构复杂、承受的高温环境极端,热障涂层应用过程中的隔热效果和服役寿命难以测量和评价。评价手段不完善导致热障涂层在设计和应用过程中其隔热效果和服役寿命常常顾此失彼,难以协同优化。因此,建立涂层隔热效果、寿命二者协同的应用效果评价模型和方法,是先进航空发动机涡轮叶片热障涂层结构设计和质量控制的保障。本文通过建立热障涂层热力化耦合的本构,同时运用子模型和神经网络的方法,综合考虑微结构演化和涡轮叶片真实服役环境因素,实现对热障涂层隔热-寿命的协同评价。主要的创新性成果如下:（1）基于π定理建立了热障涂层隔热效果的一维理论模型,通过无量纲分析建立了TBCs隔热效果与服役环境、材料参数的关系。并通过数值模拟分析热障涂层在带有内部冷却通道、气膜孔的导向叶片上应用的隔热效果,突破了热障涂层服役环境下的隔热效果评价。（2）抓住热障涂层热力化耦合的失效本质和服役环境的复杂性,综合考虑热障涂层TGO生长、热失配、蠕变作用,模拟了热障涂层在燃气和冷气交互服役环境下服役时的应力和损伤演化。首次建立了热障涂层应用效果的评价模型,实现了热障涂层在涡轮叶片高温氧化服役环境下应用效果的协同评价,揭示了热障涂层厚度设计的必要性。（3）发展了热障涂层考虑CMAS渗透、相变、热失配的热力化耦合本构模型。结合热障涂层在导向叶片服役环境下的高温和腐蚀环境,模拟了其腐蚀环境下的应力和损伤演化。最后实现了热障涂层在涡轮叶片CMAS腐蚀服役环境下应用效果的协同评价。