热障涂层是航空发动机热端部件的主要热防护结构,其在使用和维修过程中难免会遭受到颗粒物的低速冲击,低速冲击对涂层造成的损伤多发生在内部不易直接从外部观测。因此,深入研究低速冲击对热障涂层造成损伤形式具有重要意义。先进的热障涂层多为功能梯度结构,即从底面金属粘结层到表面陶瓷层之间设置了金属含量逐渐减少、陶瓷含量逐渐增加的梯度层。针对功能梯度热障涂层含有的陶瓷、金属和粘结材料分别使用脆性开裂准则、Johnson Cook准则和内聚力模型来描述材料受到低速冲击的损伤形式。利用有限元软件ABAQUS分别建立了不考虑和考虑材料损伤形式的两种冲击模型,在不考虑材料损伤形式的模型中,讨论了刚性球不同冲击方式和涂层力学特征变化对涂层受力与形变的影响;在考虑材料损伤形式的模型中,总结出涂层中陶瓷、金属和粘结材料各自的损伤形式。本文对不同厚度位置的粘结层其损伤特征规律进行了创新性研究,同时探究了刚性球不同冲击密度和冲击间隔对材料损伤程度和损伤分布规律的影响。研究结果表明:涂层受到的冲击力和产生的形变主要与刚性球的法向动能有关,球体半径、冲击速度和冲击角度是直接影响法向动能的因素,刚性球冲击位置、涂层梯度指数和边界约束条件都可等效为间接影响法向动能的因素;单球冲击时,涂层上表面陶瓷被压碎击穿,中间梯度层的金属产生裂纹和塑形应变,粘结层失效导致涂层出现分层损伤;多球冲击时,提高冲击密度导致涂层出现损伤面积扩大,增大冲击间隔造成各损伤区域之间相互影响程度降低。