材料的彈性模量、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、強度、硬度等是對工程結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計和安全評價的重要基礎(chǔ)關(guān)系和性能參數(shù),然而,對于焊接結(jié)構(gòu)、在役設(shè)備和小尺寸材料,難以通過傳統(tǒng)的單軸拉伸試驗方法來獲取。材料壓入方法因可“無樣”、“微損”地進行結(jié)構(gòu)局部或小尺寸材料力學(xué)性能的試驗而受到重視并開展了大量研究。本文基于前人研究工作,借助有限元分析和多種金屬材料試驗,在球壓頭壓入（球壓入）試驗方法方面展開研究,完成了以下工作:（1）基于經(jīng)典Oliver-Pharr模型和宏觀球壓入試驗,提出了獲取材料彈性模量E的壓頭系數(shù)β模型,并對11種延性金屬材料完成了球壓入試驗。通過單次壓入試驗載荷-位移曲線的初始卸載剛度S獲得材料彈性模量,并與單軸拉伸試驗結(jié)果對比具有良好的一致性,表明該模型可簡便、精確地獲取金屬材料彈性模量。（2）基于能量等效假定:受載構(gòu)元有效變形域內(nèi),復(fù)雜應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的代表性體積單元（Representative Volume Element,RVE）的應(yīng)變能密度與按Von Mises應(yīng)力應(yīng)變等效的單軸應(yīng)力狀態(tài)RVE的應(yīng)變能密度相等,且存在一個能量密度中心,該中心的應(yīng)變能密度與有效變形體積的乘積與... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微梁彎曲試驗示意圖

形能力的硬度試驗在材料科學(xué)和實際工程中得到廣泛應(yīng)用。既然能夠綜合的反應(yīng)材料的力學(xué)性能，說明硬度和材料的單軸拉伸必然存在關(guān)系，大量的學(xué)者曾對此進行過研究。1945 年，Bishop 等腔體變形模式，1970 年，Johnson[70]在 Hill[71]的基礎(chǔ)上，加入關(guān)于核，并考慮塑形區(qū)域的體積變化，即 i)球形假設(shè)：認為球、圓錐和棱移場由接觸點開始，伴有半球形的等應(yīng)變線，近似放射狀；ii）分區(qū)所示，將受壓材料分為核心區(qū)、與壓頭接觸半徑相等的半球形區(qū)域（力且不可壓縮）、彈性區(qū)（半徑 c 以外的區(qū)域）和塑性區(qū)（彈性區(qū)與）。錐壓頭作用下的應(yīng)力分布近似為球形，建立了壓頭名義載荷 F與彈性強度 σy和泊松比 v 之間的關(guān)系。對于理想彈塑性材料，有如下公式21 ln3 3 1-yyEFv ( )( )

但是對于微米級金屬材料壓入，β 是否有效者考慮壓入過程中的損傷效應(yīng)，提出壓頭系數(shù) β 采用( ) ( )h he e eD D 21 2 3通過球壓入的多級卸載試驗確定，h 為壓入深度， β 模型參數(shù)的確定方法，試驗設(shè)備采用 MMTI 型壓入儀（成都微力特斯科制系統(tǒng)采用自帶的微測系統(tǒng)試驗軟件，載荷傳感器量 mm，精度都為 0.5 級，加載速率范圍：1 μm/s~200試驗機主機和控制器之間通過電機驅(qū)動線和傳感器控制器和 PC 之間通過 USB 接口的信號線實現(xiàn)雙向


本文編號：3050383