预拉伸作用下材料压痕响应的试验研究
发布时间：2021-05-19 15:18
随着材料的不断发展,新型材料以及多种合金不断被开发出来,测量材料力学性能的方式也越来越多。在传统测量力学性能的基础上,新型纳米压痕技术得到越来越多的应用。本文在纯纳米压痕测试的基础上,添加了预拉伸条件,分别对45号钢和7049铝两种材料进行了有无预拉伸以及预拉伸不断增加条件下的试验与有限元仿真分析,目的是为了探索预拉伸对材料力学性能的影响。论文首先梳理了国内外力学性能测试仪器的发展,包括传统力学性能测试及其仪器,压痕响应的仿真分析研究及其仪器的发展。其次,论文阐述了纳米压痕测试系统的相关原理、预拉伸条件下如何进行材料压痕响应的试验,并对试验装置进行了介绍。在此基础上,论文详细介绍了对45号钢和7049铝所进行的纳米压痕试验。通过大量重复性试验测得了位移-载荷曲线。然后添加了预拉伸条件再对材料进行了纳米压痕试验,并持续不断增大预拉伸条件。通过对比实验数据发现:随着预拉伸条件的加入以及增大,整个压痕曲线向左移动,即加载相同压痕载荷后,压入的最大深度随之减小,残余深度也随之减小,硬度和弹性模量随之增大。虽然硬度和弹性模量增大的速率不同,但对两种不同材料仍同时保持了增大趋势。最后,论文选用AB...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 力学性能测试仪器的发展
1.2.2 拉伸测试技术的发展
1.2.3 纳米力学试验及纳米压痕技术的发展
1.2.4 压痕试验仿真技术的发展
1.3 研究方法和内容
第2章 纳米压痕试验原理与方法
2.1 纳米压痕测试技术
2.2 预拉伸下的纳米压痕测试理论
2.3 纳米压痕的有限元仿真
2.3.1 有限元仿真的计算思路
2.3.2 有限元分析的基本过程
2.4 本章小结
第3章 纳米压痕试验结果与分析
3.1 试验装置介绍
3.1.1 压痕模块介绍
3.1.2 拉伸模块介绍
3.2 试验样品的制备
3.3 压痕测试操作过程
3.3.1 纯纳米压痕测试操作过程
3.3.2 预拉伸力条件下纳米压痕试验的操作过程
3.4 试验结果与分析
3.4.1 拉伸测试试验结果
3.4.2 压痕测试试验结果
3.5 本章小结
第4章 纳米压痕试验的仿真研究
4.1 有限元仿真软件的选择
4.2 仿真模型的建立
4.2.1 确定物理参数单位
4.2.2 建立仿真模型
4.2.3 材料属性的设置
4.2.4 仿真的网格划分
4.2.5 求解器的选择
4.2.6 边界条件的确定
4.3 仿真结果的分析及后处理
4.4 仿真结果与试验结果的对比
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]成组不等径直槽丝锥的优化设计及有限元分析[J]. 王晓煜,张洋,李荣华,周颖. 大连交通大学学报. 2016(06)
[2]有限元及其在现代机械工程中的运用[J]. 孙建民,徐冰晶. 科技与企业. 2015(12)
[3]基于全闭环四轴同步的变比例荷载/位移双向拉伸试验机控制系统开发[J]. 郑雨婷,钱波,管延智,王海波. 制造业自动化. 2013(21)
[4]高精度仪器化压入仪设计与应用[J]. 马德军,郭俊宏,陈伟,宋仲康. 仪器仪表学报. 2012(08)
[5]有限单元法概述及其基本概念的分析[J]. 孙洪铁. 山西建筑. 2012(14)
[6]活节螺栓法兰垫片连接系统有限元分析与结构改进[J]. 王定标,姜逢章,雷风林,黄刘刚. 机械设计与制造. 2011(01)
[7]压电材料的研究和应用现状[J]. 裴先茹,高海荣. 安徽化工. 2010(03)
[8]螺栓法兰连接结构有限元建模及动力学分析[J]. 高旭,曾国英. 润滑与密封. 2010(04)
[9]大型通用有限元工程分析软件ANSYS在力学教学中的应用[J]. 阿巴白克里·阿布拉. 价值工程. 2010(01)
[10]基于Ansys的立柱有限元分析与结构优化设计[J]. 张向宇,熊计,郝锌,赖人铭. 机械科学与技术. 2008(12)
博士论文
[1]纳米压痕过程的多尺度准连续介质法研究[D]. 黎军顽.复旦大学 2010
[2]微结构材料力学性能的微拉伸系统与测试方法研究[D]. 刘瑞.上海交通大学 2009
[3]尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究[D]. 赵宏伟.吉林大学 2006
[4]压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘国嵩.吉林大学 2006
硕士论文
[1]预应力下纳米压痕仿真与试验研究[D]. 郝芯.吉林大学 2016
[2]基于纳米压痕技术的碳纤维增强复合材料原位力学性能测试[D]. 高雪玉.北京工业大学 2012
[3]材料样品表面粗糙度对纳米压痕测试结果的影响研究[D]. 沈林.吉林大学 2012
[4]压电型步进式旋转精密驱动器试验研究[D]. 余学贵.吉林大学 2005
本文编号：3195990
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 力学性能测试仪器的发展
1.2.2 拉伸测试技术的发展
1.2.3 纳米力学试验及纳米压痕技术的发展
1.2.4 压痕试验仿真技术的发展
1.3 研究方法和内容
第2章 纳米压痕试验原理与方法
2.1 纳米压痕测试技术
2.2 预拉伸下的纳米压痕测试理论
2.3 纳米压痕的有限元仿真
2.3.1 有限元仿真的计算思路
2.3.2 有限元分析的基本过程
2.4 本章小结
第3章 纳米压痕试验结果与分析
3.1 试验装置介绍
3.1.1 压痕模块介绍
3.1.2 拉伸模块介绍
3.2 试验样品的制备
3.3 压痕测试操作过程
3.3.1 纯纳米压痕测试操作过程
3.3.2 预拉伸力条件下纳米压痕试验的操作过程
3.4 试验结果与分析
3.4.1 拉伸测试试验结果
3.4.2 压痕测试试验结果
3.5 本章小结
第4章 纳米压痕试验的仿真研究
4.1 有限元仿真软件的选择
4.2 仿真模型的建立
4.2.1 确定物理参数单位
4.2.2 建立仿真模型
4.2.3 材料属性的设置
4.2.4 仿真的网格划分
4.2.5 求解器的选择
4.2.6 边界条件的确定
4.3 仿真结果的分析及后处理
4.4 仿真结果与试验结果的对比
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]成组不等径直槽丝锥的优化设计及有限元分析[J]. 王晓煜,张洋,李荣华,周颖. 大连交通大学学报. 2016(06)
[2]有限元及其在现代机械工程中的运用[J]. 孙建民,徐冰晶. 科技与企业. 2015(12)
[3]基于全闭环四轴同步的变比例荷载/位移双向拉伸试验机控制系统开发[J]. 郑雨婷,钱波,管延智,王海波. 制造业自动化. 2013(21)
[4]高精度仪器化压入仪设计与应用[J]. 马德军,郭俊宏,陈伟,宋仲康. 仪器仪表学报. 2012(08)
[5]有限单元法概述及其基本概念的分析[J]. 孙洪铁. 山西建筑. 2012(14)
[6]活节螺栓法兰垫片连接系统有限元分析与结构改进[J]. 王定标,姜逢章,雷风林,黄刘刚. 机械设计与制造. 2011(01)
[7]压电材料的研究和应用现状[J]. 裴先茹,高海荣. 安徽化工. 2010(03)
[8]螺栓法兰连接结构有限元建模及动力学分析[J]. 高旭,曾国英. 润滑与密封. 2010(04)
[9]大型通用有限元工程分析软件ANSYS在力学教学中的应用[J]. 阿巴白克里·阿布拉. 价值工程. 2010(01)
[10]基于Ansys的立柱有限元分析与结构优化设计[J]. 张向宇,熊计,郝锌,赖人铭. 机械科学与技术. 2008(12)
博士论文
[1]纳米压痕过程的多尺度准连续介质法研究[D]. 黎军顽.复旦大学 2010
[2]微结构材料力学性能的微拉伸系统与测试方法研究[D]. 刘瑞.上海交通大学 2009
[3]尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究[D]. 赵宏伟.吉林大学 2006
[4]压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D]. 刘国嵩.吉林大学 2006
硕士论文
[1]预应力下纳米压痕仿真与试验研究[D]. 郝芯.吉林大学 2016
[2]基于纳米压痕技术的碳纤维增强复合材料原位力学性能测试[D]. 高雪玉.北京工业大学 2012
[3]材料样品表面粗糙度对纳米压痕测试结果的影响研究[D]. 沈林.吉林大学 2012
[4]压电型步进式旋转精密驱动器试验研究[D]. 余学贵.吉林大学 2005
本文编号：3195990
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