[发明专利]一种利用双锥度压头测定材料力学性能的方法

摘要

本发明公开了一种利用双锥度压头测定材料力学性能的方法，首先，确定双锥度压头的结构参数，将双锥度压头压入待测试样，得到压入过程的载荷位移曲线，将载荷位移曲线中的加载曲线按P＝Ch²拟合，估计待测试样的屈服强度Y、塑性应变指数n的变化范围，得到特征参数C₂与塑性应变指数的关系；对所拟和的特征参数求解方程，得到屈服强度和塑性应变指数。本发明避免了传统拉伸实验中的试样专门制备过程，节省了人力物力，对试样本身没有破坏性，基本上是一种无损检测。

主权项

1.一种利用双锥度压头测定材料力学性能的方法，其特征在于，按下述步骤进行：首先，确定双锥度压头的圆锥半角θ1、θ2，高度h1、h2结构参数，将双锥度压头压入待测试样，其压入深度大于h1，得到压入过程的载荷位移曲线，将载荷位移曲线中的加载曲线小于h1和大于h1两部分分别按P＝Ch2拟合，得到参数C1和C，其中C1为圆锥半角θ1对应的特征参数；C为圆锥半角θ1和θ2 对应的特征参数C1和C2的复合值，引入分配系数λ，C＝C1λ+C2(1-λ)，用来确定特征参数C2；$C_2=\frac{C-C_1\lambda }{1-\lambda }---\left(1\right)$ 其次，估计待测试样的屈服强度Y、塑性应变指数n的变化范围，利用有限元方法对不同屈服强度和塑性应变指数条件下的特征参数进行分析，确定参数λ与塑性应变指数的关系，从而由(1)式得到特征参数C2与塑性应变指数的关系；最后对所拟和的特征参数求解方程，对于确定的压头和材料系统存在量纲分析关系式(2)、应力-应变关系式(4)以及特征应变关系式(5)；$\frac{C}{{\sigma }_r}=f\left(\frac{E}{{\sigma }_r}\right)---\left(2\right)$ 上式可以采用(3)式来表示；σr＝Y1-n(Eεr+Y)n (4)εr＝0.2ctgθ (5)其中θ为圆锥半角、σ为应力、Y为屈服强度、n为塑性应变指数、E为弹性模量、ε为应变，εr为不同圆锥半角对应的特征应变；将参数特征参数C1和C2与对应的圆锥角度θ1和θ2带入式(3)、(4)中可以得到$\frac{C_1}{{\sigma }_{r1}}=f\left(\frac{E}{{\sigma }_{r1}}\right)---(6-1)$ $\frac{C_2}{{\sigma }_{r2}}=f\left(\frac{E}{{\sigma }_{r2}}\right)---(6-2)$ σr1＝Y1-n(Eεr1+Y)n (7-1)σr2＝Y1-n(Eεr2+Y)n (7-2)联立公式(5)、(6)、(7)，求解即可得到屈服强度Y和塑性应变指数n。