發(fā)布時(shí)間：2021-05-31 17:53

　　本文通過(guò)量綱分析、有限元數(shù)值模擬計(jì)算以及壓痕實(shí)驗(yàn)研究,系統(tǒng)研究了薄膜/涂層材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的表征方法,成功獲得了模量、硬化指數(shù)、屈服強(qiáng)度等參數(shù)。同時(shí)研制了大行程微米尺度壓痕儀,完成了儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、整體結(jié)構(gòu)和各部件分析、儀器調(diào)試和校驗(yàn)等相關(guān)工作,最終基于調(diào)試成功的儀器進(jìn)行了典型材料的壓痕試驗(yàn)可靠性研究。 

【文章來(lái)源】：硬質(zhì)合金. 2020,37(05)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

壓痕額外面積的定義[20]

圖3“神秘材料”的壓痕載荷-位移曲線（a）和應(yīng)力-應(yīng)變曲線（b)[20]的精密驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器如圖4(b）所示。執(zhí)行器下方的推桿行程為15 mm，主體由東方馬達(dá)公司的PX系列馬達(dá)配合NTN公司的滾珠花鍵結(jié)構(gòu)組成，該執(zhí)行器的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）擁有較大的行程，15 mm的移動(dòng)行程可以實(shí)現(xiàn)從壓頭接近樣品到完成壓痕試驗(yàn)的全過(guò)程，并且進(jìn)一步放寬了試驗(yàn)時(shí)對(duì)樣品尺寸的限制；（2）下方推桿是內(nèi)螺紋的配合結(jié)構(gòu)，且螺紋直徑為4 mm，有利與載荷傳感器的配合，并且有利于提升整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

考慮壓痕儀整機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中的穩(wěn)定性，對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析。首先在有限元仿真軟件ABAQUS中導(dǎo)入已經(jīng)裝配好的整機(jī)簡(jiǎn)化模型，對(duì)其各個(gè)部件的屬性分別進(jìn)行設(shè)置，包括密度、楊氏模量和泊松比。之后設(shè)置加載分析步，邊界條件設(shè)為底端固定，設(shè)置網(wǎng)格類型為四面體網(wǎng)格，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖5所示。在軟件中提交任務(wù)并完成計(jì)算，得到壓痕測(cè)試裝置整體前四階的分析云圖，如圖6所示。壓痕試驗(yàn)時(shí)的工作頻率一般小于100 Hz，而測(cè)試裝置整機(jī)的一階振型的頻率為347.51 Hz，遠(yuǎn)高于試驗(yàn)時(shí)的工作頻率，所以不會(huì)出現(xiàn)共振的情況，因此可以確定測(cè)試裝置整機(jī)的結(jié)構(gòu)是很穩(wěn)定的，完全符合試驗(yàn)需求，也從側(cè)面證明了裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]獲取材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的錐形壓入新方法[J]. 劉曉坤,蔡力勛,陳輝.  中國(guó)測(cè)試. 2016(04)
[2]宏觀深度測(cè)量壓入儀器的研制[J]. 劉東旭,張?zhí)┤A,郇勇.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2007(03)

博士論文
[1]納米壓痕法表征金屬薄膜材料的力學(xué)性能[D]. 馬增勝.湘潭大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3208695