[发明专利]基于等效厚度体积模量的软材料变形表征方法及其应用

权利要求书

1.基于等效厚度体积模量的软材料变形表征方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤a)，将软材料样品在MFT-5000摩擦磨损试验机上利用平压头进行压痕实验，并获得所述软材料样品的力-位移变化曲线，其中，所述平压头为圆柱压头；

步骤b)，根据所述力-位移变化曲线上的力-位移值计算所述软材料样品的压缩应力，其中：

所述压缩应力σ(t)等于施加的载荷F(t)除以垂直于所述软材料样品表面施加载荷的所述平压头的表面积S，其计算公式为：以及

步骤c)，根据所述软材料样品在压缩过程中的三维变形，采用等效体积法建立所述软材料样品在压痕实验中的等效体积模型，并计算压缩应变ε(t)；其中，

当所述平压头刚接触所述软材料样品时，对应的初始体积为V₀；随着压痕深度的增加，所述软材料样品产生的三维变形随之增大：具体地，所述软材料样品产生的三维变形包括变形体积V₁和压缩体积V₂(t)；其中，假设软材料样品在压缩前后的瞬时体积保持不变，即V₁＝V₀，并且

其中，根据所述等效体积模型，所述压缩体积V₂(t)被等效成圆台体积，并通过几何方程求解获得其体积值，计算公式为：V₂(t)＝πh(R(t)²+R(t)r+r²)/3，其中：并且

其中，R(t)表示所述圆台体积的上部底面半径；r表示所述平压头的圆柱体的半径；h表示所述软材料样品的厚度，h_e(t)表示所述软材料样品被压缩的深度，从试验机中读取；

从而，根据所述等效体积模型计算出所述压缩应变ε (t)，其计算公式为：

步骤d)，由上述步骤计算得到的所述压缩应力σ(t)和所述压缩应变ε(t)计算所述软材料样品的体积模量Ev(t)，计算公式为：

步骤e)，由所述体积模量Ev(t)结合所述软材料样品的厚度计算得出所述软材料样品的等效厚度体积模量E′v(t)，其计算公式为：并且

其中，h表示软材料样品的厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述软材料样品进行压缩试验之后，根据所述软材料样品的压缩深度及所述软材料样品的厚度对所述软材料样品进行深厚比计算；并且

其中，在计算出所述软材料样品的体积模量之后，根据计算得到的深厚比的数值建立所述深厚比与所述体积模量的关系曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

在计算出所述软材料样品的等效厚度体积模量之后，根据所述深厚比的数值建立所述深厚比与所述等效厚度体积模量的关系曲线。

4.根据权利要求1所述的基于等效厚度体积模量的软材料变形表征方法对包含添加成分的软材料进行表征的应用。