銅多晶平頭壓痕疲勞研究.pdf

1、本文針對當(dāng)前壓痕試驗(yàn)還沒有應(yīng)用于測定材料疲勞特性方面的限制，通過對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。主要取得以下幾個方面的研究成果： 推導(dǎo)了彈性和粘彈性半無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間變化的線性函數(shù)。通過與其它壓頭形狀下的關(guān)系式對比，說明采用平壓頭研究壓痕疲

2、勞更具有優(yōu)勢。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。每一個疲勞加載塊作用下對應(yīng)的壓入位移一循環(huán)數(shù)曲線都可以劃分為兩個階段：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，也為利用壓痕疲勞試驗(yàn)測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載卻對壓痕深度的擴(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