發(fā)布時(shí)間：2022-08-11 12:15

　　納米壓痕技術(shù)也稱深度敏感壓深技術(shù),是一種先進(jìn)的無損檢測技術(shù),可以有效地在納米尺度下測量材料的力學(xué)性能,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。納米壓痕技術(shù)的主要原理是測試壓頭作用在微/納米尺度的小體積內(nèi),提取材料的力學(xué)響應(yīng),并根據(jù)獲得的材料加載和卸載響應(yīng)曲線（載荷—位移曲線）來研究材料的力學(xué)性能。隨著數(shù)值技術(shù)的完善和提高,基于納米壓痕技術(shù)的反演測量法成為研究的熱點(diǎn),該方法主要是通過反向分析載荷—位移曲線進(jìn)而獲得材料更多的力學(xué)性能參數(shù)。本文首先系統(tǒng)地介紹了納米壓痕技術(shù)的基本原理,對(duì)其中涉及的實(shí)驗(yàn)裝置、測試原理以及力學(xué)理論進(jìn)行了分析。詳細(xì)說明了基于納米壓痕技術(shù)的反演測量方法,利用量綱分析法得出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素,并建立了MATLAB和ANSYS聯(lián)合反演的半封閉測量方法,為本文的研究提供了理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)。其次,利用ANSYS建立彈塑性材料的壓痕實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⒃诜囱轀y量中引入壓痕輪廓信息。建立了球形、錐形壓頭的二維、三維幾何模型,并對(duì)納米壓痕實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬,將數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值模型的有效性;分析了不同實(shí)驗(yàn)因素對(duì)壓痕形貌周圍凸起和凹陷現(xiàn)象的影響,并對(duì)球形、錐形壓頭作用下壓痕形貌... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 納米壓痕技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 材料參數(shù)反演識(shí)別研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2.納米壓痕測試技術(shù)的基本原理及其反演方法
    2.1 納米壓痕測試系統(tǒng)
        2.1.1 納米壓痕實(shí)驗(yàn)裝置的組成
        2.1.2 納米壓痕實(shí)驗(yàn)常用壓頭介紹
    2.2 納米壓痕測試技術(shù)的基本原理
    2.3 量綱分析法
        2.3.1 量綱理論的基本概念
        2.3.2 納米壓痕問題的量綱分析
    2.4 有限元法
    2.5 本章小結(jié)
3.納米壓痕過程仿真分析及壓痕形貌的研究
    3.1 納米壓痕三維有限元仿真
        3.1.1 基本物理量單位的設(shè)置
        3.1.2 幾何模型的建立
        3.1.3 材料模型的建立
        3.1.4 有限元網(wǎng)格的劃分以及邊界條件的設(shè)定
        3.1.5 有限元載荷以及載荷步的設(shè)定
    3.2 二維仿真模型的建立
    3.3 納米壓痕有限元模型的驗(yàn)證
        3.3.1 錐形壓頭的有限元模型驗(yàn)證及其可行性分析
        3.3.2 球形壓頭的有限元模型驗(yàn)證及其可行性分析
    3.4 材料壓痕形貌凸起和凹陷現(xiàn)象的影響因素分析
        3.4.1 不同加工硬化指數(shù)對(duì)壓痕形貌的影響
        3.4.2 不同壓入深度對(duì)壓痕形貌的影響
        3.4.3 不同yE? 對(duì)壓痕形貌的影響
        3.4.4 不同壓頭半徑對(duì)壓痕形貌的影響
    3.5 壓痕形貌產(chǎn)生凸起和凹陷現(xiàn)象的規(guī)律研究
    3.6 引入壓痕輪廓信息對(duì)反演結(jié)果精度的影響
    3.7 本章小結(jié)
4.反演分析法中優(yōu)化算法的研究
    4.1 傳統(tǒng)最優(yōu)化算法
        4.1.1 傳統(tǒng)最優(yōu)化算法的基本結(jié)構(gòu)
        4.1.2 幾種最優(yōu)化算法介紹
    4.2 直接搜索法和智能算法
        4.2.1 遺傳算法
        4.2.2 復(fù)合形法
    4.3 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的確定及計(jì)算
    4.4 靈敏度系數(shù)的計(jì)算
    4.5 材料參數(shù)反演識(shí)別中單一優(yōu)化算法比較
    4.6 基于聯(lián)合優(yōu)化策略的材料力學(xué)參數(shù)反演識(shí)別
    4.7 本章小結(jié)
5.金屬材料的納米壓痕實(shí)驗(yàn)及其本構(gòu)關(guān)系的反演分析
    5.1純銅和純鎢的納米壓痕實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)試樣的制備及實(shí)驗(yàn)方案
        5.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及處理
    5.2 純銅材料的本構(gòu)關(guān)系反演分析
        5.2.1 納米壓痕有限元模型
        5.2.2 純銅納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.2.3 材料參數(shù)反演識(shí)別結(jié)果及誤差分析
    5.3 本章小結(jié)
6.總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果



本文編號(hào)：3674644