本章针对仪器化微米压入实验,阐述材料杨氏模量新的测试原理与方法。所谓仪器化微米压入实验是指利用仪器化压入仪和金刚石Berkovich压头对材料表面实施压入深度大于或数微米的压入实验。就杨氏模量的测试而言,是指压人深度大于的压人实验。对于此种实验,可以忽略金刚石压头的尖端钝化对材料仪器化压入硬度和压入加、卸载功的影响,因此在对材料压入问题进行建模分析时可以将金刚石锥形压头处理为理想尖端锥形几何。在此前提下,本章从理想锥压入问题的量纲分析以及弹性金刚石压头压入弹塑性材料的大变形有限元分析人手,开展了材料压入响应与材料杨氏模量的关系研究,揭示了三种仪器化压入硬度,即,名义硬度、Oliver-Pharr硬度以及硬度与仪器化压入加、卸载功和材料杨氏模量的近似函数关系,并据此提出了三种仪器化微米压入测试材料杨氏模量的新方法,最后对所提方法进行了精度估计和多种材料的实验验证。<br> 1.1理想锥压入问题的量纲及有限元分析<br> 在仪器化压入实验中,三棱锥Berkovich压头获得广泛应用。与传统四棱锥Vickers压头相比,三棱锥Berkovich压头的优点在于可以避免压头尖端出现横刃,从而避免在浅压入时失去几何自相似的特性。
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