等离子体喷涂氧化物陶瓷涂层具有诸如高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化等特点，在许多工业领域已被用作热障涂层和耐磨涂层。层叠结构是等离子体喷涂涂层典型的结构特征，由于层间材料热物性能不匹配，在涂层制备和服役过程中会在涂层内产生残余应力。涂层的失效机制与涂层内残余应力状态密切相关，因此，准确预测或检测涂层在制备和服役工况条件下产生的残余应力显得尤为重要。本论文采用有限元ANSYS软件，仿真计算等离子体喷涂热障涂层(YSZ和Sm2Zr2O7)和耐磨涂层(Cr2O3)在涂层制备或热循环过程的残余应力分布。考察涂层厚度、基材预热、冷却速度以及基材形貌和曲率半径等因素对残余应力分布的影响。采用钻孔法检测残余应力随涂层厚度的分布，考察有限元仿真计算涂层应力的有效性。在此基础上，探查残余应力与涂层失效的内在关系。获得的主要结论如下:　　 1)仿真计算预测了铝合金基材上喷涂YSZ涂层在制备过程中涂层体系温度随喷涂时间的变化曲线，并与文献中报导的实测温度相比较，两者结果相吻合。　　 2)镍基高温合金基材表面喷涂YSZ涂层的有限元模拟和钻孔法实测残余应力随涂层厚度方向分布的趋势相一致。　　 3)适当预热基材和采用较低的冷却速度，可以降低Sm2Zr2O7涂层在制备和热循环过程中在陶瓷层/结合层界面处产生的残余应力。经热震测试后涂层的微结构形貌图像显示界面处微裂纹的扩展方式与有限元仿真计算预测的结果相吻合。　　 4)随着基材曲率半径的减小，涂层厚度方向分布的径向应力和沿界面分布的径向、轴向以及剪切应力都随之增加。凹形Cr2O3涂层界面轴向应力在涂层边缘处由压应力向张应力过渡，促使涂层边缘张开型裂纹的萌生和扩展，涂层表现边缘开裂失效;凸形Cr2O3涂层界面剪切应力为张应力，促使界面处剪切型裂纹的扩展，涂层表现层离失效。