考虑压头曲率半径的J_2形变理论压痕有限元分析

采用经典J_2 形变理论 ,在考虑压头曲率半径的前提下 ,针对几组微压痕实验进行了有限元数值模拟 ,给出理论计算结果并与实验进行了系统比较 .结果发现考虑了压头曲率半径后的经典J_2 形变理论得到的整段计算曲线不能和实验曲线吻合 ,可以推理出即使考虑压头曲率半径的的影响 ,经典J_2 形变理论也不能很好地解释实验现象 .

微压痕尺度效应的理论和实验

对压入深度为亚微米量级的微压痕实验来说 ,硬度与压入深度的关系将表现出强烈的尺度效应 ,然而 ,由传统的弹塑性理论无法预测 .采用塑性应变梯度理论对微压痕实验中的尺度效应进行预测 ;同时对单晶铜和单晶铝进行微压痕实验研究 .通过将理论预测结果应用于实验 ,获得塑性应变梯度理论中的微尺度参量值 ,该值对于常规金属材料 (如铜、铝、银等 )来说 ,取值范围为 0 .8～ 1 .5 μm .另外 ,对微压痕边界附近所出现的挤出现象 (pile up)和沉陷现象 (sink in)进行了预测和详细分析 .

基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型

采用"随机法"构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型。结果表明:"随机法"构建的微观结构模型较好地反映了材料的真实细观结构特征;材料的硬度受微观结构的影响较大,其中以Co相体积分数和晶粒平均粒径分布最为显著。模拟结果与实验结果吻合较好,从而证明了提出的模型能够准确地预报WC-Co硬质合金的硬度。

能量非局部模型和新的应变梯度理论

提出一种新的基于能量非局部模型的应变梯度理论,并应用此理论对多晶铜以及薄膜基底的微压痕硬度进行理论预测和数值分析.首先,提出了能量非局部模型,并由此模型,得出新应变梯度理论的本构关系;其次,由变分原理,得出相应的有限元公式;再次,给出了微压痕硬度的有限元分析方法;最后,将该理论预测结果与经典理论预测结果以及实验结果进行了对比.结果表明,计算结果与实验结果相符;而经典理论的预测结果远低于实验结果.