本文關(guān)鍵詞：基于可調(diào)式拉伸—彎曲預(yù)載荷的原位納米壓痕測試系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2014年

基于可調(diào)式拉伸—彎曲預(yù)載荷的原位納米壓痕測試系統(tǒng)研究

袁英堃  

【摘要】：各類材料及其制品服役過程中所發(fā)生的變形、損傷、失效和破壞大都是多種類型外界載荷共同作用的結(jié)果，相同材料在不同載荷模式下可能表現(xiàn)出迥然不同的力學(xué)行為。因此，通過復(fù)合載荷模式原位力學(xué)測試手段勢必可以揭示多種類型外界載荷共同作用對(duì)材料變形損傷的影響，發(fā)現(xiàn)更為新穎的現(xiàn)象和規(guī)律，就較大尺寸試件所開展的有關(guān)測試將更有利于研究材料及制品服役狀態(tài)下的真實(shí)力學(xué)行為與變形損傷機(jī)制。 比對(duì)分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與現(xiàn)存問題，結(jié)合研究積累，從實(shí)現(xiàn)掃描電鏡下多載荷模式、原位力學(xué)測試的原理與方法出發(fā)：優(yōu)選驅(qū)動(dòng)、加載與檢測的方法，結(jié)合掃描電鏡真空腔有效空間確定測試平臺(tái)總體布局，利用掃描電鏡對(duì)被測試件薄弱部位進(jìn)行定位監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)接近使用條件下宏觀試件微觀力學(xué)性能原位測試。研究中將采用理論分析、仿真研究和實(shí)驗(yàn)測試相結(jié)合的方法，對(duì)驅(qū)動(dòng)加載、檢測、控制單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，研制樣機(jī)并進(jìn)行試驗(yàn)分析。根據(jù)試驗(yàn)研究情況，驗(yàn)證理論分析的準(zhǔn)確性和需修正的問題，開展拓展性研究，得出最后結(jié)論。 基于可調(diào)式拉伸-彎曲預(yù)載荷的原位納米壓痕測試系統(tǒng)是結(jié)合傳統(tǒng)的針對(duì)特征尺寸厘米級(jí)以上的三維宏觀試件，在掃描電子顯微鏡下的拉伸彎曲原位力學(xué)性能測試，和原位納米壓痕測試的綜合測試技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)材料拉伸彎曲的同時(shí)做原位壓痕測試的儀器。屬于機(jī)電一體化精密科學(xué)儀器領(lǐng)域。包括原位納米壓痕測試模塊、拉伸預(yù)載荷加載模塊和彎曲預(yù)載荷加載模塊。測試平臺(tái)結(jié)合傳統(tǒng)的針對(duì)特征尺寸厘米級(jí)以上的三維宏觀試件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的拉伸-彎曲預(yù)載荷下的原位納米壓痕測試，并可實(shí)現(xiàn)與Hitachi TM-1000型掃描電子顯微鏡及各類具有腔體及載物臺(tái)結(jié)構(gòu)的成像儀器兼容使用。通過高集成度的小型拉伸-彎曲預(yù)載荷加載裝置實(shí)現(xiàn)材料動(dòng)態(tài)拉伸彎曲的同時(shí)，利用壓電原理驅(qū)動(dòng)金剛石壓頭實(shí)現(xiàn)納米級(jí)壓痕測試，通過高分辨率的力傳感器和位移傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)壓頭壓入載荷和壓入深度信號(hào)的拾取，通過采集軟件將數(shù)據(jù)采集并處理得到壓入載荷-深度關(guān)系曲線，根據(jù)彈性接觸理論計(jì)算得到材料在不同拉伸階段或者彎曲階段的硬度、彈性模量等力學(xué)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了材料拉伸或者彎曲測試中材料表面實(shí)時(shí)力學(xué)性能檢測和試樣表面力學(xué)性能分布檢測。結(jié)合精密檢測、初始接觸探測、控制單元與算法程序，也可保證拉伸/壓縮載荷預(yù)加載測試模塊、彎曲載荷預(yù)加載測試模塊與納米壓痕測試模塊的加載時(shí)序任意選擇。體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)變速率可控，與各類主流掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、拉曼光譜儀、X射線衍射儀以及光學(xué)顯微鏡等成像儀器具有良好的結(jié)構(gòu)兼容性、真空兼容性及電磁兼容性。可在各類成像儀器的觀測下開展針對(duì)特征尺寸厘米級(jí)以上三維試件的跨尺度材料拉伸-彎曲預(yù)載荷下原位納米壓痕測試，，對(duì)材料在復(fù)合拉-彎預(yù)載荷作用下的微觀變形、損傷與斷裂過程進(jìn)行在線監(jiān)測，為揭示材料微觀變形行為和損傷機(jī)制提供了嶄新的測試方法。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH87
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 溫濤;膜基系統(tǒng)納米壓痕實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

2 閆潤澤;納米壓痕條件下典型紅外單晶材料的力學(xué)行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 沈林;材料樣品表面粗糙度對(duì)納米壓痕測試結(jié)果的影響研究[D];吉林大學(xué);2012年

4 趙志勇;Si_2N_2O-Si_3N_4超細(xì)晶脆性陶瓷材料常溫彈塑性性能研究[D];燕山大學(xué);2013年

5 張忠立;基于表面凹型缺陷的納米壓痕多尺度研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

6 米杰;原位納米壓痕/劃痕測試裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2013年

7 王昆;熔石英納米壓痕分子動(dòng)力學(xué)仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

8 洪羽;單向壓縮和納米壓痕引起的單晶硅相變研究[D];華中科技大學(xué);2009年

9 趙立成;非晶態(tài)聚合物薄膜的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2010年

10 史成利;壓頭與試件間垂直度誤差對(duì)納米壓痕/刻劃測試影響的研究[D];吉林大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于可調(diào)式拉伸—彎曲預(yù)載荷的原位納米壓痕測試系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：220608