热障涂层是涂覆在高温超级合金基体上的一种特殊防护结构，通常由粘着层（BC）、热生长氧化物层（TGO）和隔热涂层（TBC）三种微结构各异的物质构成，其厚度一般在微米或亚微米量级。热障涂层被广泛用于各种高温发动机热端部件的防护中，以降低基体的表面温度，抵抗热流对基体的腐蚀作用和高速冲刷损伤。　　 热障涂层系统的服役环境非常恶劣，不仅承受来自外部的热-力循环载荷作用，其内部还存在较高的温度梯度。由于热生长层在高温下的不断生长，其界面形貌通常不规则。由于构成热障涂层系统的各层物质热物性差异，使得热障涂层系统在热循环载荷下存在较大的残余应力和残余变形，由此可能触发涂层系统中微裂纹的形成和扩展，导致涂层系统的防护失效。　　 本文以热弹蠕变有限元理论(FEM）为基础，以模拟材料开裂过程的粘着区模型（Cohesive zone）为手段，通过ABAQUS 有限元分析软件，对热障涂层系统在热循环作用下的破坏机理进行了计算分析。研究了热循环峰值温度、升温速度等对涂层内残余应力和残余变形的影响，重点讨论了热生长氧化物层（TGO）形貌的影响，并对可能萌生裂纹的区域进行了模拟和预测。计算结果表明：(1)在热生长氧化物层形貌奇异处，残余应力和残余变形较高；(2)峰值温度的高低对残余应力大小的影响较大，升温速度对残余应力影响较小。　　 另外，为了进一步模拟热循环载荷作用下热胀涂层系统中微裂纹的起裂和扩展过程，首先采用四边形网格对涂层系统进行离散，然后在四边形网格的公共边设置粘着单元。对热障涂层系统在热循环作用下的变形和破坏行为进行了计算模拟，计算结果表明：热障涂层中热生长氧化物层的形貌特征对涂层内微裂纹的萌生、扩展以及最终破坏有较大影响，而涂层内温度梯度的影响却相对较弱。