銅多晶平頭壓痕疲勞研究.pdf

1、本文針對(duì)當(dāng)前壓痕試驗(yàn)還沒(méi)有應(yīng)用于測(cè)定材料疲勞特性方面的限制，通過(guò)對(duì)多晶銅在壓痕疲勞載荷作用下的行為研究，采用理論、試驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合的方法，較為系統(tǒng)深入的研究了多晶銅的壓痕疲勞行為以及影響因素。主要取得以下幾個(gè)方面的研究成果： 推導(dǎo)了彈性和粘彈性半無(wú)限大體壓痕疲勞載荷作用下的壓痕載荷一壓入位移表達(dá)式。關(guān)系式揭示出彈性和粘彈性材料的壓入位移是疲勞載荷時(shí)間變化的線性函數(shù)。通過(guò)與其它壓頭形狀下的關(guān)系式對(duì)比，說(shuō)明采用平壓頭研究壓痕疲

2、勞更具有優(yōu)勢(shì)。另外，粘彈性材料在疲勞載荷作用下的壓痕載荷一壓入位移關(guān)系式也為確定粘彈性材料彈性模量提供了一種新途徑； 通過(guò)多晶銅在恒幅和變幅疲勞載荷下的壓痕疲勞試驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：壓痕載荷一壓入位移曲線存在滯后環(huán)現(xiàn)象，且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)閉合，證實(shí)了壓痕疲勞中存在壓痕棘輪現(xiàn)象。每一個(gè)疲勞加載塊作用下對(duì)應(yīng)的壓入位移一循環(huán)數(shù)曲線都可以劃分為兩個(gè)階段：瞬態(tài)增加和穩(wěn)態(tài)增加階段，證實(shí)了穩(wěn)態(tài)壓痕深度率的存在； 通過(guò)考慮影響多晶銅壓痕疲勞的影響因素，

3、建立了壓痕疲勞與疲勞載荷幅值、均值之間的關(guān)系式。此關(guān)系式初步建立了壓痕疲勞與常規(guī)疲勞之間的關(guān)系，同時(shí)，也為利用壓痕疲勞試驗(yàn)測(cè)定材料的疲勞特性奠定了基礎(chǔ)； 研究了多晶銅在壓痕變幅疲勞作用下壓痕深度的擴(kuò)展行為。研究表明單純的疲勞過(guò)載和疲勞峰值欠載可以促進(jìn)壓痕深度的擴(kuò)展；而單純疲勞欠載和峰值過(guò)載卻對(duì)壓痕深度的擴(kuò)展產(chǎn)生了延遲作用。結(jié)論反映出壓痕疲勞深度擴(kuò)展與疲勞裂紋擴(kuò)展之間存在相似性； 分析了壓痕疲勞作用下多晶銅的橫界面微觀