[发明专利]一种连续压痕法测量残余应力和金属材料弹塑性力学性能的方法

摘要

本发明公开一种连续压痕法测量残余应力和金属材料弹塑性力学性能的方法，通过在无残余应力试样上施加横向载荷来模拟残余应力，进行连续球压痕实验，建立不同深度下压痕功比和金属材料力学性能之间的无量纲函数表达式，对待测材料进行压痕实验，从载荷‑位移曲线中得到真实压痕功比，通过反分析求解方法，选取三组以上不同压入深度使得反演压痕功比与真实压痕功比之间的误差绝对值的总和最小，此时的屈服强度、残余应力和应变硬化指数取值即为所求。

主权项

1.一种连续压痕法测量残余应力和金属材料弹塑性力学性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：在无残余应力试样上施加横向载荷，进行连续球压痕实验，建立不同深度下压痕功比和金属材料力学性能之间的无量纲方程∏γ的函数表达式：式中：W_t为加载功，W_e为弹性恢复功；为压痕功比；σ_y为屈服强度；n为应变硬化指数；σ_r为残余应力；h_m为最大压入深度；R为球形压头半径；E^*为有效弹性模量，其值大小近似为材料的弹性模量E；步骤二：对待测材料进行压痕实验，得到载荷‑位移曲线，从载荷‑位移曲线中得到真实加载功Wt0和真实弹性恢复功We0，计算得到真实压痕功比(Wt0‑We0)/Wt0；步骤三：对于三个未知参数σy、n和σr分别建立一个区间范围，对三个参数分别在区间范围进行等份取点，得到三个参数值的所有排列组合；步骤四：将步骤三中的σy、n和σr的每一组排列组合带入到步骤一的式(1)中，选取三组以上不同h/R进行反分析，分别得到反演的压痕功比(Wt‑We)/Wt，计算每组排列组合在不同h/R下的反演的压痕功比(Wt‑We)/Wt与真实压痕功比(Wt0‑We0)/Wt0之间的误差绝对值的总和，若误差绝对值的总和不大于设定值，则使得误差绝对值的总和最小的一组排列组合即为所求的σy、n和σr；若误差绝对值的总和大于设定值，则返回第三步重新改变区间范围，直至误差绝对值的总和不大于设定值。