壓痕法測試金屬材料力學(xué)性能理論-文庫吧資料
2024-08-28 21:04本頁面
【正文】 ???????? ln232? 在材料發(fā)生完全塑性變化 (r = a)之前，內(nèi)部壓力不斷發(fā)生變化： ?? 1ac 2Cac ?? by . Puttick (1977) im pp ?ysi acp ??????? ????????? ln232core 表面上發(fā)生塑性變形后，這時(shí)已經(jīng)不能用彈性理論來解釋材料的變化，因此應(yīng)該運(yùn)用新的理論來解釋材料的變化，即彈塑性理論。當(dāng) r=a，接觸區(qū)域表面剛好發(fā)生塑性變形。 Hertz 彈性接觸理論 接觸區(qū)域的外應(yīng)力 (r ≥ a) m22r pr2a)21( ????? ????0z ??? 當(dāng) (r = a)接觸區(qū)域的徑向應(yīng)力滿足屈服準(zhǔn)則 ? ?mr p???221 ??? 由 Von Mises’ 屈服準(zhǔn)則，可得下式 ysym Cp ???? 132 根據(jù)赫茲彈性接觸理論，壓頭與試樣是彈性接觸的。 首先，赫茲彈性接觸理論，其次是孔洞模型理論。 壓痕理論的應(yīng)用 Step 1 首先在接觸表面屈服 → 表面形成的塑性區(qū) 彈性接觸理論 H e r t z?Step 2 塑性區(qū)不斷擴(kuò)展 → 材料發(fā)生完全的塑性變形 孔洞模型?c a h* 30 通過壓頭下的應(yīng)力場進(jìn)行分析，計(jì)算出材料的臨界平均壓力。dtda塑形變形區(qū)域達(dá)到最大?29 假設(shè)平均壓力達(dá)到臨界平均壓力時(shí)，壓頭下的材料發(fā)生完全塑性變形，這個(gè)時(shí)候，認(rèn)為形成等效斷裂能。 脆性材料 韌性材料 斷 裂表面 變 形量 很少 變 形或者基本不 變 形 大的塑形變形 標(biāo) 準(zhǔn) 應(yīng)力控制 在裂紋尖端的臨界斷裂應(yīng)力 (?f) 應(yīng)變控制 在裂紋尖端的臨界斷裂應(yīng)變 (?f) 斷裂時(shí)所 需的能量 當(dāng)應(yīng)力達(dá)到臨界斷裂應(yīng)力 當(dāng)應(yīng)變達(dá)到臨界斷裂應(yīng)力 斷裂形式 脆性斷裂模型 韌性斷裂模型 脆性斷裂模型 臨界條件 28 L (kgf)hm a x ( ? m )臨界壓痕深度 (h*) cmm pp ?εrr 臨界應(yīng)力 (pressure) at h* 臨界條件 脆性斷裂是在外界應(yīng)力大于材料的臨界應(yīng)力時(shí)瞬間發(fā)生斷裂，在壓痕試驗(yàn)中，運(yùn)用平均壓力來表示該過程，在加載的過程中，只要壓痕深度達(dá)到臨界值時(shí)，材料的平均壓力也達(dá)到最大值。 材料出現(xiàn)完全的塑形區(qū)域 (c/a 不變 ) 塑形區(qū)域不斷擴(kuò)大 (c/a ↑) c a c a 假設(shè) 材料在剛形成完全的塑形區(qū)域 = 壓頭下存在最大的應(yīng)變能 ≈ 形成的等效斷裂能量 h* c/a h h* 隨著塑性區(qū)域的不斷增大，塑性區(qū)域半徑與壓頭半徑， c/a不斷增加，試驗(yàn)開始時(shí)， c/a快速增加，隨著深度不斷增加， c/a達(dá)到最大值，壓頭下的材料發(fā)生完全塑性變形。因此，如何確定臨界壓痕點(diǎn)所具有的斷裂能是關(guān)鍵。 能量等效過程 )1( 2????EJK CJCCJ= 裂紋擴(kuò)展所需的能量 壓痕法所測試等效的斷裂能量 分析材料在壓頭下變化情況 通過分析壓頭下應(yīng)力場來確定他們之間的聯(lián)系。同時(shí)，隨著載荷的不斷增加，壓頭下的材料也在發(fā)生塑形變形。在壓頭沒有接觸材料時(shí)，材料沒有什么變化，這與裂紋尖端處的材料相似。 因此，在特定的深度下，球形壓頭下的材料變化與裂紋尖端處材料的變化相似。 R=250?m Indenter [Material : API X70] loading 0123456 y =3 .01 17 7[ 1 ex p { 74 86 ( x+ 12 29 ) } ]tmaxV / Vmax0. 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 601234563. 2 y= 3. 29 83 1[ 1 ex p{ 3. 65 09 9( x+ 0. 27 35 7) }]tmaxhmax
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