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塑性级配材料的压痕力学。一: 分析。 (英语) Zbl 1162.74410号

概述:众所周知,在许多摩擦学应用中,塑料性能中引入受控梯度会影响接触表面的抗损伤和抗裂性。为了评估摩擦学应用中塑性性能梯度的潜在有益影响,首先必须对屈服强度和应变硬化指数在最基本接触条件(正常压痕)下对接触变形的影响进行全面和定量的理解。然而,迄今为止,尚未完成塑性梯度对压痕响应影响的系统定量研究。因此,本工作借助有限元法(FEM)计算,对塑性梯度材料的法向压痕力学进行了全面的参数研究。在大量计算模拟的基础上,制定了一种评估塑性分级材料仪器压痕响应的通用方法,以便对深度传感压痕实验进行定量解释。详细探讨了屈服强度随压痕表面以下深度线性变化的具体情况。从有限元模拟中提取通用无量纲函数,以预测各种塑性梯度工程金属和合金的压痕载荷与穿透深度曲线,以解释和比较实验结果。此外,系统地研究了塑性梯度对残余压痕堆积剖面的影响。计算表明,对于表面下屈服强度增加的压痕,压头周围梯度合金的堆积明显高于构成梯度材料边界条件的两种均质参考材料的堆积。堆积也是屈服强度梯度的增加函数和摩擦系数的减小函数。为了使预测的趋势合理化,还检查了压头尖端下有无塑性梯度的应力和塑性应变分布。在本文的第二部分中,我们将深度感应压痕和堆积响应的预测与一种特殊制造的梯度模型Ni-W合金的实验进行了比较,该合金具有纳米晶晶粒度的可控梯度。

MSC公司:

74M15型 固体力学中的接触
74C05型 小应变率相关塑性理论(包括刚塑性和弹塑性材料)
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
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全文: 内政部

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