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获取材料单轴本构联系压入测试策略学术

收藏本文 2024-02-03 点赞:26805 浏览:120869 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:小尺寸元件、焊接结构件的材料力学性能对于关键工程安全制约十分重要,但至今却难以有效地采取传统单轴拉伸试验策略获得。压入法作为一种微损测试策略,在小尺寸试样及在役工程构件的力学性能的便携测量等方面展示了良好的运用前景。本论文借助压入历程的有限元模拟及多种材料试验验证,对压入法预测材料单轴本构联系开展了系统的探讨,取得了如下成果:(1)基于对试样的预压强化,提出了精确测量材料弹性模量的改善压入测试策略。对304不锈钢和T225NG合金的压入测试表明,新策略获取的弹性模量精度显著高于单一锥形压头压入测试结果;(2)基于压入测试历程的有限元模拟,以表征应力δ1为中间变量,提出了60。锥形压头对应的获取材料本构联系的锥形压入测试策略CR-EMI (The method to obtain constitutive relationships of materials based on energy method of indentation)策略。基于名义硬度H与布氏硬度HB之间的线性律,提出一种由材料本构联系预测布氏硬度的H-EMI (The method to obtain hardness of materials based on energy method of indentation)策略;(3)基于材料Hollomon模型参数同压入能量比We/W1之间的幂律函数联系,提出采取60。和70.3。锥形压头的压入载荷-压入深度曲线来获取材料本构联系的CR-EMI-H(Hollomon)策略和获取布氏硬度的H-EMI-H(Hollomon)策略;(4)建立了不同布氏硬度标尺下球形压头对应能量比Wt/We与材料Hollomon模型参数E/δv、n之间的幂律联系,由此提出了预测材料本构联系的球形压入测试策略。(5)基于304不锈钢等8种材料的压入试验和硬度试验,上面陈述的压入测试策略的有效性和精确度得到了较好的验证;(6)基于CAT系统原理和本论文进展的压入测试策略,提出了仪器化便携压入装置的技术案例。关键词:压入法论文本构联系论文Hollomon模型论文有限元论文锥形压头论文球形压头论文布氏硬度论文能量比论文CAT系统论文仪器化便携压入装置论文

    摘要6-7

    Abstract7-11

    第1章 绪论11-21

    1.1 探讨背景与作用11

    1.2 金属材料力学性能的压入测试策略11-18

    1.2.1 弹性模量测试策略探讨11-13

    1.2.2 硬度测试与数值仿真13-15

    1.2.3 本构联系测试策略探讨15-17

    1.2.4 压入测量仪器17-18

    1.3 现有压入测试策略的不足18-19

    1.3.1 弹性模量求解有着的不足18

    1.3.2 硬度探讨的不足18-19

    1.3.3 塑性参数获取策略的不足19

    1.3.4 现有压入测试仪器不足及进展走势19

    1.4 本论文工作内容19-21

    第2章 ANSYS接触算法论述及运用21-26

    2.1 接触不足分类21

    2.2 接触单元确定21-22

    2.3 接触浅析步骤22-24

    2.3.1 建立模型,并划分网格22

    2.3.2 识别接触对并定义目标面和接触面22-23

    2.3.3 定义载荷步和求解选项23-24

    2.3.4 查看结果24

    2.4 接触不足的压入浅析历程24-25

    2.5 本章小结25-26

    第3章 压入试验策略探讨26-33

    3.1 压入试验条件26-29

    3.1.1 MTS伺服试验机26

    3.1.2 试样的加工和制备26-27

    3.1.3 压头类型及夹持方式27-29

    3.2 试验不足与解决措施29-30

    3.3 弹性模量的试验获取策略30-32

    3.4 小结32-33

    第4章 用于获取材料本构联系的单锥压入测试策略探讨33-48

    4.1 锥形压入的探讨条件33-36

    4.1.1 基本参数33-34

    4.1.2 表征应变34-35

    4.1.3 获取材料本构联系的双压头法35-36

    4.2 基于表征应力的锥形压头压入测试策略36-39

    4.2.1 获取本构联系的CR-EMI策略36-38

    4.2.2 获取布氏硬度的H-EMI策略38-39

    4.3 基于Hollomon参数的锥形压头压入测试策略39-42

    4.3.1 获取材料本构联系策略40-41

    4.3.2 获取材料布氏硬度策略41-42

    4.4 CR-EMI策略和HB-EMI策略的有效性验证42-47

    4.4.1 材料与试样42

    4.4.2 试验设备与历程42-43

    4.4.3 基于表征应力的CR-EMI策略有效性验证43-44

    4.4.4 基于表征应力的HB-EMI策略的有效性验证44-45

    4.4.5 基于Hollomon模型的CR-EMI-H策略有效性验证45-46

    4.4.6 基于Hollomon模型的HB-EMI-H策略有效性验证46-47

    4.5 本章小结47-48

    第5章 基于球形压头的压入测试策略探讨48-54

    5.1 球形压入策略探讨48-53

    5.1.1 有限元探讨条件48-49

    5.1.2 球形压头压入硬度预测材料单轴本构联系49-51

    5.1.3 预测策略的有效性验证51-53

    5.2 小结53-54

    第6章 一种用于压入测试的便携式伺服压入装置54-59

    6.1 CAT系统的基本原理54-56

    6.1.1 传感反馈子系统55

    6.1.2 激励子系统55-56

    6.1.3 计算机系统56

    6.2 便携式压入仪器系统56-58

    6.2.1 硬件系统56-57

    6.2.2 软件系统57-58

    6.3 小结58-59

    结论与展望59-61

    致谢61-62

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