有限元方法模擬壓痕實驗研究殘余應力對金屬玻璃硬度的影響.pdf

1、機械加工和熱處理所產生的殘余應力嚴重影響塊體材料和涂層的力學穩(wěn)定性。為了得到一個可靠的工程設計,確定材料中的殘余應力水平十分重要。 上世紀80發(fā)展起來的微、納米壓痕技術是研究材料屬性的有效方法,同時也是研究材料硬度與殘余應力關系的有效手段。研究發(fā)現(xiàn)當材料壓痕表面產生明顯的pile-up時,材料的硬度并不受殘余應力的影響.對于大多數的工程材料,壓痕表面產生明顯的pile-up非常普遍,這使得通過壓痕測量確定殘余應力的應用受到了限制

2、。 近年來發(fā)展起來的金屬玻璃材料,因為其特殊的微結構而使之具有許多普通晶態(tài)材料所不具備的優(yōu)良的力學、化學及物理性能.金屬玻璃材料在機械、通訊、航空航天、汽車工業(yè)、化學工業(yè)、運動器材乃至國防軍事上都具有廣泛的應用潛力。 本文通過對純彎金屬玻璃塊體試件的壓痕實驗發(fā)現(xiàn)殘余應力對金屬玻璃的硬度存在明顯的影響,而這與先前的研究結果存在差異.實驗的發(fā)現(xiàn)說明通過壓痕測量確定殘余應力的方法在金屬玻璃這種新型高強度材料中存在應用的可能。

3、 通過有限元軟件模擬軸對稱壓痕實驗,將金屬玻璃材料硬度-殘余應力關系同先前人們對鋁合金8009所作研究的結果作對比。研究表明,在壓頭壓入同樣深度的前提下,壓頭壓入金屬玻璃材料時,壓頭最大載荷隨殘余應力變化的相對跨度相比于鋁合金8009要大；而金屬玻璃材料因為其有很高的屈服強度而不容易產生pile-up,金屬玻璃的接觸面積隨殘余應力變化幅度比鋁合金8009小很多。金屬玻璃這種具有較低彈性模量-屈服極限比的材料,硬度對殘余應力較為敏感