收藏本站
《华东理工大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

连续球压痕法表征金属材料拉伸性能的研究

伍声宝  
【摘要】:连续球压痕法是一种操作简单,可以在服役现场对在役设备的金属材料力学性能进行测试的方法。与传统的拉伸力学性能试验相比,该方法能够实现服役设备力学性能的在线检测和小尺寸金属零部件局部区域力学性能的评价,具有十分广阔的应用前景。本文主要针对如何使用连续球压痕法表征金属材料的拉伸性能进行了研究,采用理论分析和试验研究相结合的方法,对金属材料的本构关系、强度性能、塑性指标和正交塑性各向异性参数进行描述。根据金属材料的类型和性能类别的不同,建立起了适当的评估模型,扩展了连续球压痕法表征金属材料的适用范围。本文的主要研究内容及成果如下:(1)系统研究了不同试验因素对球压痕试验曲线的影响,优化试验条件,使球压痕试验获得的试验曲线是被测金属材料的真实响应。球压痕试验的卸载曲线反馈了金属材料弹性变形的恢复,但其中还包含有与时间相关的塑性变形,讨论了该塑性变形对接触刚度测量结果的影响。用球压痕的塑性变形定义新的堆积或沉陷表征参数,通过有限元定量分析并建立了新堆积或沉陷参数与塑性参数的方程关系式。应用优化后的连续球压痕模型对常见的三种金属材料的本构关系和强度性能进行测量,并将结果与拉伸试验进行对比。结果表明,连续球压痕模型能够有效的计算金属材料的本构关系和强度性能。(2)由于金属材料的层错能存在着差异,在常见的金属材料当中除了有幂硬化型金属材料还有线硬化型金属材料。针对线硬化型金属材料,进行了模型修正。依据线硬化型金属材料的特点,建立线硬化型金属材料的本构方程式,并基于提出的本构方程式推导出其强度性能的计算方程式。应用修正后的连续球压痕模型对线硬化型奥氏体不锈钢的本构关系和强度性能进行分析,并将结果与拉伸试验进行对比。结果表明,修正后的连续球压痕模型能够有效的表征线硬化型金属材料的本构关系和强度性能。(3)针对连续球压痕求解金属材料塑性指标的问题,基于连续损伤力学的概念,在连续球压痕试验中引入损伤变量,将球压痕的损伤与金属材料的弹性模量关联起来并建立起损伤与压痕深度的关系,从而提出临界压痕深度h*的概念,用来判定金属材料发生失效的时刻。应用表征应变的概念,通过与临界压痕深度相对应的临界表征应变εR*来计算金属材料的断面收缩率Z。应用提出的连续球压痕塑性模型对三种材料的断面收缩率进行测量,并将结果与拉伸试验进行对比。结果表明,连续球压痕试验计算的结果误差在20%以内,说明了连续球压痕塑性模型的可行性。(4)针对连续球压痕求解金属材料正交塑性各向异性参数的问题,通过引入正交塑性各向异性参数屈服应力比m,将正交塑性各向异性模型进行简化。通过有限元模拟和试验验证的方式,对球压痕试验在正交塑性各向异性金属材料的响应进行了讨论。球压痕试验的压痕试验曲线对金属材料的正交塑性各向异性不敏感。球压痕试验的压痕形貌对金属材料的正交塑性各向异性敏感,通过引入参数hz/hx,即是z轴与x轴方向上的压痕深度比,建立起压痕深度比与正交塑性各向异性参数屈服应力比的关系式,从而能根据压痕的形貌对金属材料的正交塑性各向异性参数屈服应力比进行表征。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG115.5

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭福阶;怎样搞好金属材料教学的新课引入[J];职业技能培训教学;2000年01期
2 本刊编辑部;《金属材料分析方法的选择和施行》专题讲座预告[J];理化检验(化学分册);2001年10期
3 温朝阳;谈《金属材料与热处理》课程的记忆保持[J];现代技能开发;2001年04期
4 阳益贵;从《金属材料及热处理》课谈趣味性教学[J];现代技能开发;2002年11期
5 王进;;关于《金属材料及热处理》的教学体会[J];张家口农专学报;2003年03期
6 ;金属材料新旧标准性能名称和符号对照表[J];化工设备与管道;2003年03期
7 丁肖;谈《金属材料与热处理》教学中的几点体会[J];现代技能开发;2003年12期
8 吴诚;金属材料分析方法的选择和施行 第四讲 金属材料中钛的测定(续)[J];理化检验(化学分册);2004年01期
9 吴诚;金属材料分析方法的选择和施行 第四讲 金属材料中钛的测定(续)[J];理化检验(化学分册);2004年02期
10 吴诚;金属材料分析方法的选择和施行 第四讲 金属材料中钛的测定(续)[J];理化检验(化学分册);2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张哲峰;;金属材料的疲劳与断裂[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
2 孟家讌;;金属材料的状态——一个设计、加工、使用中均应重视的问题[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 张瑞福;;“三复合”金属材料的力学性能测试[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
4 谭家骏;;金属材料强化的原理及其基本途径(综述)[A];中国电子学会生产技术分会第五届金属材料及热处理年会论文集(一)[C];1994年
5 黄西成;陈刚;陶俊林;陈勇梅;;金属材料低压动态本构关系[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
6 白光;;放射性污染金属材料的再利用:回顾与思考[A];小型“循环经济”学术研讨会论文汇编[C];2008年
7 赵中里;韩静涛;张永军;;金属材料内裂纹愈合研究进展[A];2007轧钢与锻造过程中的裂纹控制技术学术研讨会论文集[C];2007年
8 谭家骏;;金属材料强化的原理及其基本途径(综述)[A];中国电子学会生产技术分会金属材料及热处理专业委员会北京学组第三届年会论文集(上册)[C];1993年
9 吴占敖;谢春生;杨青青;胡坤;;牙科正畸金属材料的焊接可靠性研究[A];第四军医大学口腔医院2004第七届全国口腔正畸学术会议论文汇编[C];2004年
10 王成敏;;金属材料的热膨胀性对设备使用和检修的影响[A];2008年度山东省药学会药物化学与抗生素专业委员会年会会议论文及大会报告摘要[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 陈小浔;25家金属材料市场跻身全国商品市场100强[N];中国冶金报;2005年
2 范峥;金属材料市场今年力争开票销售130亿元[N];江阴日报;2005年
3 记者 常素莉;省金属材料流通协会成立[N];河北经济日报;2007年
4 刘常俭;省工商联金属材料商会成立[N];河北日报;2006年
5 林乃鹏;20%——金属材料销量增长[N];温州日报;2006年
6 吴珊;佛山杨和镇打造金属材料物流基地[N];现代物流报;2006年
7 于祥华;创新平台助推杨和镇金属材料产业发展[N];中国有色金属报;2007年
8 肖尧;我国出台金属材料交易市场准入新规[N];中国贸易报;2008年
9 本报记者 陈静;周放良等到金属材料市场现场办公[N];湘潭日报;2008年
10 杨炅明;湘潭金属材料市场开业[N];湘潭日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈士强;微生物所致典型海洋工程金属材料局部腐蚀机理研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2015年
2 伍声宝;连续球压痕法表征金属材料拉伸性能的研究[D];华东理工大学;2016年
3 张永军;金属材料内裂纹愈合过程的物理模拟与计算机模拟[D];北京科技大学;2003年
4 田荣刚;金属材料在宽广温度压强区间热物理性质的研究[D];电子科技大学;2011年
5 马海涛;高温氯盐环境中金属材料的腐蚀[D];大连理工大学;2003年
6 王华;硫酸盐还原菌对几种金属材料的腐蚀机理研究[D];大连理工大学;2010年
7 刘瑞岩;金属材料在熔融LiCl-Li_2O中的腐蚀行为研究[D];大连理工大学;2004年
8 王晓凯;梯度多胞金属材料的动态力学行为和多功能优化设计[D];中国科学技术大学;2013年
9 秦渊;毫秒激光与金属材料相互作用中的热学和力学效应研究[D];南京理工大学;2012年
10 戴永;基于激光超声检测金属材料表面缺陷的数值模拟[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马一箭;金属材料在园林中的应用[D];中南林业科技大学;2015年
2 叶钱;噪声背景下金属材料小缺陷超声检测关键技术的研究[D];浙江大学;2015年
3 王龙;当代建筑金属材料表皮建构表现研究[D];大连理工大学;2015年
4 徐萌;当代艺术创作中金属材料的运用研究[D];齐齐哈尔大学;2015年
5 李欣;基于DBpedia的材料知识抽取系统设计与实现[D];河北科技大学;2015年
6 牡丹;浅析金属材料在壁画创作中的运用[D];中央美术学院;2016年
7 赵强;金属材料与木材在雕塑创作中相结合的应用[D];西安美术学院;2016年
8 陶磊;中国传统建筑营造技术中金属材料的应用探析[D];太原理工大学;2015年
9 赵丽;金属材料高温力学行为研究[D];太原科技大学;2013年
10 刘杨;金属材料在漆艺中的实验[D];南京艺术学院;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026