隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,陶瓷材料在工程中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,由于陶瓷材料有硬度高脆性高的特性,難以對(duì)其進(jìn)行塑性加工,無(wú)法利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。顯微硬度測(cè)試的操作簡(jiǎn)便,樣品易制備,使用成本低廉,是測(cè)量陶瓷等硬脆材料基本力學(xué)性能的主要方法之一,但無(wú)法利用硬度實(shí)驗(yàn)直接測(cè)試材料的彈塑性性能,同時(shí)硬度測(cè)試時(shí)會(huì)產(chǎn)生尺寸效應(yīng),影響硬度測(cè)試的準(zhǔn)確性。本文采用熱壓燒結(jié)工藝,分別在1600℃,1650℃和1700℃條件下燒結(jié)制備了Si₂N₂O-Si₃N₄超細(xì)晶陶瓷材料。采用不同的加載載荷對(duì)三種材料的硬度值進(jìn)行了測(cè)量,并采用單軸壓縮實(shí)驗(yàn)對(duì)其彈性模量進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:在三種燒結(jié)溫度下,三種陶瓷材料的硬度和彈性模量呈現(xiàn)出隨燒結(jié)溫度的升高而降低的規(guī)律。隨著硬度測(cè)試加載載荷的增加,測(cè)得的硬度值有減小的趨勢(shì),表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng);通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展對(duì)壓痕尺寸效應(yīng)有很大影響。利用ABAQUS有限元軟件對(duì)顯微硬度的測(cè)試過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,通過(guò)反復(fù)修正對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果,反推得到了三種陶瓷材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 硬度測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)狀
        1.2.1 顯微硬度測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法及現(xiàn)狀
        1.2.2 納米硬度測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)狀
    1.3 顯微硬度測(cè)試的基本原理
    1.4 硬度測(cè)試仿真模擬研究現(xiàn)狀
        1.4.1 納米硬度測(cè)試仿真模擬的研究現(xiàn)狀
        1.4.2 顯微硬度測(cè)試仿真模擬的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 基于顯微硬度測(cè)試獲得材料彈塑性性能的方法
    1.5 顯微硬度測(cè)試中的壓痕尺寸效應(yīng)
    1.6 本課題的研究意義和內(nèi)容
        1.6.1 課題的研究意義
        1.6.2 研究的主要內(nèi)容
第2章 材料的制備和顯微硬度測(cè)試
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料的制備
    2.3 顯微硬度測(cè)試
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    2.4單軸壓縮實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.5.1 硬度對(duì)比分析
        2.5.2 尺寸效應(yīng)分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于顯微硬度的陶瓷材料彈塑性性能仿真模擬
    3.1 引言
    3.2 建立幾何模型
    3.3 材料屬性和邊界條件
    3.4 擬合應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
    3.5 仿真模擬結(jié)果分析
        3.5.1 位移場(chǎng)分析
        3.5.2 應(yīng)變場(chǎng)分析
        3.5.3 應(yīng)力場(chǎng)分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于顯微硬度測(cè)試材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的理論推導(dǎo)
    4.1 引言
    4.2 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的推導(dǎo)
    4.3 顯微硬度測(cè)試材料屈服應(yīng)力的彈塑性面積分割原則
    4.4 本章小結(jié)
第5章 壓痕尺寸效應(yīng)模型及有限元模擬驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 壓痕尺寸效應(yīng)裂紋擴(kuò)展模型
    5.3 考慮裂紋擴(kuò)展引發(fā)尺寸效應(yīng)的有限元模擬
        5.3.1 裂紋擴(kuò)展引發(fā)尺寸效應(yīng)對(duì)位移場(chǎng)的影響
        5.3.2 裂紋擴(kuò)展引發(fā)尺寸效應(yīng)對(duì)應(yīng)變場(chǎng)的影響
        5.3.3 裂紋擴(kuò)展引發(fā)尺寸效應(yīng)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]基于圖像處理的維氏硬度測(cè)量系統(tǒng)的研究[D]. 臧琰.電子科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3434701