[发明专利]一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法

权利要求书

1.一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用内部设有加速度传感器的冲击压头机构，以预设的动能垂直冲击待测金属材料的表面，所述加速度传感器记录冲击过程中的加速度-时间曲线；

(2)将步骤(1)得到的加速度-时间曲线转换成冲击力-压入深度曲线；

(3)重复步骤(1)、(2)，用不同动能的冲击压头机构在金属材料的不同位置进行多次动态压痕测试，获得一系列冲击力-压入深度曲线；

(4)将获得的冲击力-压入深度曲线转换成表征应力和表征应变，再用表征应力和表征应变拟合出真应力-应变曲线；

(5)根据真应力-应变曲线求出金属材料的屈服强度和抗拉强度。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(1)所述的冲击压头机构下端设有一球状硬质合金。

3.根据权利要求2所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，所述球状硬质合金的直径为0.5-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(2)所述加速度-时间曲线转换成冲击力-压入深度曲线的方法为：

(1)将加速度对时间进行一次积分，得到速度-时间曲线；

(2)将速度对时间进行一次积分，得到压入深度-时间曲线；

(3)将加速度乘以冲击压头的质量，得到冲击力-时间曲线；

(4)将冲击力-时间曲线和压入深度-时间曲线中的时间消去，即得到冲击力-压入深度曲线。

5.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(4)所述的冲击力-压入深度曲线转换成表征应力和表征应变的方法为：采用表征应力应变方法，即：

式中：

ε_R为表征应变；

σ_R为表征应力；

d_p为压痕的塑性直径，根据冲击力-压入深度曲线迭代计算得到；

D为球形压头直径；

P为压痕载荷；

δ为约束因子。

6.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，所采用的表征应力应变方法为美国橡树岭国家实验室Haggag提出的表征应力应变方法。

7.根据权利要求5所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(4)所述表征应力和表征应变拟合出真应力-应变曲线的方法为：根据获得的表征应力和表征应变，采用Holloman方程对应力和应变进行拟合，拟合公式为：

σ＝Kεⁿ，

式中：σ为应力；ε为应变；K，n为拟合系数。

8.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，通过真应力-应变曲线求出金属材料的屈服强度和抗拉强度的方法为：将步骤(4)获得的真应力-应变曲线输入到有限元单轴拉伸模型中，模拟材料的单轴拉伸试验，并从试验曲线中求得材料的屈服强度和抗拉强度。