壓痕蠕變實驗的力學(xué)模型與蠕變力學(xué)性能表征.pdf

1、壓痕實驗是一種可以檢測和評定材料多種力學(xué)性能的實驗方法。通過壓痕實驗可以連續(xù)測定材料的載荷-位移曲線，進(jìn)而評定其硬度，彈性模量，屈服強(qiáng)度，塑性等性能。由于它簡單易行，成本低廉，可信度高，在同一試件上可以多次實驗，能彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗方法的不足又不具破壞性等種種優(yōu)點，壓痕實驗在各行各業(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。本文采用壓痕實驗來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)實驗是單軸拉伸蠕變測

2、試，需要大量的試樣和測試時間，而采用壓痕蠕變測試技術(shù)僅需要很小體積的材料，試樣的制備也非常簡單。另外對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，也只能通過壓痕蠕變來獲得其蠕變性能參數(shù)。因此采用壓痕實驗來研究材料蠕變是非常有意義的。應(yīng)用Zwick ZHU 2.5壓痕儀器對一種力學(xué)性能未知的有機(jī)玻璃分別進(jìn)行了壓痕實驗和壓痕蠕變實驗，得到其載荷—位移

3、曲線和壓痕深度—時間曲線，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)。對實驗過程進(jìn)行了有限元仿真，對比彈性模量和蠕變指數(shù)的仿真值，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果相比非常接近，證明了用有限元的方法來仿真壓痕實驗是非?？煽康摹Ｗ詈筇岢隽艘环N通過壓痕蠕變實驗和有限元仿真相結(jié)合來計算材料的蠕變常數(shù)的方法。通過有限元仿真曲線與實驗曲線的對比表明：本文提出的采用壓痕實驗來計算材料蠕變參數(shù)的方法是準(zhǔn)確可行的，其計算結(jié)果可以滿足工程的需要。這說