[發(fā)明專利]表面梯度金屬材料的細(xì)微觀力學(xué)性能評(píng)估測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410599229.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN104330298A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;鄧海龍;孫振鐸;張曉航;張震宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

1.一種表面梯度金屬材料的細(xì)微觀力學(xué)性能評(píng)估測(cè)量方法，其特征在于，包括：

步驟1：通過二維建模、賦予材料屬性、網(wǎng)格劃分、施加邊界條件，建立納米壓痕試驗(yàn)的有限元仿真模型，并驗(yàn)證所述有限元仿真模型的準(zhǔn)確性；

步驟2：基于表面處理工藝及基體材料彈性模量，預(yù)估表面梯度材料的細(xì)觀力學(xué)性能參數(shù)(E，σ_y，n)，結(jié)合所述的有限元模型計(jì)算所述細(xì)觀力學(xué)性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的微觀力學(xué)性能參數(shù)(F，S，h_c)；其中，E為所測(cè)材料的彈性模量，σ_y為所測(cè)材料的屈服應(yīng)力，n為所測(cè)材料的應(yīng)變硬化指數(shù)，F(xiàn)為納米壓痕試驗(yàn)機(jī)壓頭上的加載載荷，S為所測(cè)材料的硬度，h_c為壓頭與所測(cè)材料之間的壓痕接觸深度；

步驟3：基于數(shù)學(xué)建模法，對(duì)施加載荷F和壓頭與所測(cè)材料之間的壓痕接觸深度h_c進(jìn)行量綱分析，建立關(guān)于壓頭和所測(cè)材料相關(guān)參數(shù)的無量綱方程：

FEh2=Πα[σyE,n]---(1)]]>

hch=Πβ[σyE,n]---(2)]]>

步驟4：根據(jù)所述無量綱方程，選取步驟2中預(yù)估及計(jì)算的相應(yīng)細(xì)微觀力學(xué)參數(shù)(E，σ_y，n，F(xiàn)，S，h_c)，建立無量綱函數(shù)關(guān)系式：

Πα=(σyE,n)=(a-bn)(σyE)[clog(σyE)-dn]---(3)]]>

Πβ=(σyE,n)=e+fexp(gn)exp[i(σyE)]---(4)]]>

其中，a、b、c、d、e、f、g、i均為擬合參數(shù)；

步驟5：制備表面梯度材料截面拋光試樣，沿所述試樣表面不同的縱深方向，結(jié)合納米壓痕試驗(yàn)，按預(yù)定深度獲得一系列載荷-位移響應(yīng)曲線；得到材料硬度、最大加載載荷F及壓痕接觸深度h_c的值，并將所述材料硬度、最大加載載荷F及壓痕接觸深度h_c的值代入到無量綱關(guān)系式中，反推出表面梯度材料相應(yīng)位置的細(xì)觀力學(xué)性能參數(shù)；

步驟6：將所述步驟5中得到的細(xì)觀力學(xué)性能參數(shù)按深度作圖，建立表面梯度材料的細(xì)觀力學(xué)性能梯度曲線。