基于SHPB的动态纳米压痕实验设计
本文选题:动态 + 霍普金森压杆 ; 参考:《河北大学》2017年硕士论文
【摘要】:新材料、新工艺的研究与运用是促进科技发展的重要因素,纳米科学与技术的迅速发展,促使纳米级材料在信息电子、生物工程、医学、航天航空、国防等高新范畴得到了广泛的应用,为获得材料更好的性能,人们对材料性能的研究逐渐从宏观层面发展到微观层面,测试精度从毫米级别发展到微纳米级别。纳米压痕技术作为一种新测量材料特性的方法,被广泛应用于研究微米和纳米级材料的力学属性。现实应用中,工程材料所处的环境通常包含有高速撞击、爆炸、切削、高温和高应变率等特殊情况,这类载荷作用时间一般较短、冲击强度高,此时以往的压痕测试手段已经不实用,所以,研制开发能够对材料动态微观力学行为进行精确测试的仪器设备显得十分重要。本文参考已有文献,基于霍普金森杆装置,结合纳米压痕试验原理,自行设计了一套动态纳米压痕试验装置,主要包含撞击杆、入射杆、动力装置、压头的设计。然后应用有限元软件对试验过程进行了数值模拟,撞击速度分别设定为20m/s、30m/s和40m/s。对无氧铜在试验过程中得出的应力云图、应变云图、荷载-压深、应力-应变等曲线进行了分析,研究了材料力学性能的变化规律;通过对试验过程进行模拟,验证了所设计试验装置的可行性;比较了无氧铜在不同撞击速度下的荷载-压深曲线和应力-应变曲线。
[Abstract]:The research and application of new materials and technologies is an important factor to promote the development of science and technology. The rapid development of nanoscience and technology promotes the development of nanoscale materials in the fields of information electronics, bioengineering, medicine, aerospace, High and new fields such as national defense have been widely used. In order to obtain better properties of materials, the research on material properties has gradually developed from macroscopic level to micro-level, and the precision of measurement has developed from millimeter level to micro-nanometer level. As a new method to measure the properties of materials, nano-indentation technology has been widely used to study the mechanical properties of micron and nano-scale materials. In practical applications, the environment in which engineering materials are located usually includes special cases such as high velocity impact, explosion, cutting, high temperature and high strain rate. At this time, the previous indentation testing method is not practical, so it is very important to develop the instrument and equipment which can accurately measure the dynamic micromechanical behavior of materials. In this paper, based on the Hopkinson bar device and the principle of nano-indentation test, a set of dynamic nano-indentation test device is designed, which mainly includes the design of impact rod, incident rod, power device and indenter. Then the finite element software is used to simulate the experimental process. The impact velocity is set to 20 m / s 30 m / s and 40 m / s respectively. The curves of stress cloud diagram, strain cloud diagram, load-compression depth, stress-strain curve obtained during the test are analyzed, and the variation law of mechanical properties of materials is studied. The feasibility of the designed test device is verified and the load-depth curves and stress-strain curves of oxygen-free copper under different impact velocities are compared.
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB302.3
【参考文献】
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,本文编号:1913937
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