壓痕蠕變實(shí)驗(yàn)的力學(xué)模型與蠕變力學(xué)性能表征.pdf

1、壓痕實(shí)驗(yàn)是一種可以檢測(cè)和評(píng)定材料多種力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)壓痕實(shí)驗(yàn)可以連續(xù)測(cè)定材料的載荷-位移曲線，進(jìn)而評(píng)定其硬度，彈性模量，屈服強(qiáng)度，塑性等性能。由于它簡(jiǎn)單易行，成本低廉，可信度高，在同一試件上可以多次實(shí)驗(yàn)，能彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的不足又不具破壞性等種種優(yōu)點(diǎn)，壓痕實(shí)驗(yàn)在各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，業(yè)已成為工業(yè)界和科研領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅鼙碚鞯臉?biāo)準(zhǔn)方法和研究手段。本文采用壓痕實(shí)驗(yàn)來(lái)研究材料的蠕變性能。目前獲得材料蠕變參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)是單軸拉伸蠕變測(cè)

2、試，需要大量的試樣和測(cè)試時(shí)間，而采用壓痕蠕變測(cè)試技術(shù)僅需要很小體積的材料，試樣的制備也非常簡(jiǎn)單。另外對(duì)于薄膜這類本身體積很小的材料，或者難于加工的陶瓷等高硬度或者脆性材料以及類似于鉛之類的非常軟的材料，如果僅需要考察材料的局部的蠕變性能，也只能通過(guò)壓痕蠕變來(lái)獲得其蠕變性能參數(shù)。因此采用壓痕實(shí)驗(yàn)來(lái)研究材料蠕變是非常有意義的。應(yīng)用Zwick ZHU 2.5壓痕儀器對(duì)一種力學(xué)性能未知的有機(jī)玻璃分別進(jìn)行了壓痕實(shí)驗(yàn)和壓痕蠕變實(shí)驗(yàn)，得到其載荷—位移

3、曲線和壓痕深度—時(shí)間曲線，從曲線中取得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了該有機(jī)玻璃的彈性模量和蠕變指數(shù)。對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了有限元仿真，對(duì)比彈性模量和蠕變指數(shù)的仿真值，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比非常接近，證明了用有限元的方法來(lái)仿真壓痕實(shí)驗(yàn)是非常可靠的。最后提出了一種通過(guò)壓痕蠕變實(shí)驗(yàn)和有限元仿真相結(jié)合來(lái)計(jì)算材料的蠕變常數(shù)的方法。通過(guò)有限元仿真曲線與實(shí)驗(yàn)曲線的對(duì)比表明：本文提出的采用壓痕實(shí)驗(yàn)來(lái)計(jì)算材料蠕變參數(shù)的方法是準(zhǔn)確可行的，其計(jì)算結(jié)果可以滿足工程的需要。這說(shuō)