有限元方法模擬壓痕實驗研究殘余應(yīng)力對金屬玻璃硬度的影響.pdf

1、機械加工和熱處理所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力嚴(yán)重影響塊體材料和涂層的力學(xué)穩(wěn)定性。為了得到一個可靠的工程設(shè)計,確定材料中的殘余應(yīng)力水平十分重要。 上世紀(jì)80發(fā)展起來的微、納米壓痕技術(shù)是研究材料屬性的有效方法,同時也是研究材料硬度與殘余應(yīng)力關(guān)系的有效手段。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)材料壓痕表面產(chǎn)生明顯的pile-up時,材料的硬度并不受殘余應(yīng)力的影響.對于大多數(shù)的工程材料,壓痕表面產(chǎn)生明顯的pile-up非常普遍,這使得通過壓痕測量確定殘余應(yīng)力的應(yīng)用受到了限制

2、。 近年來發(fā)展起來的金屬玻璃材料,因為其特殊的微結(jié)構(gòu)而使之具有許多普通晶態(tài)材料所不具備的優(yōu)良的力學(xué)、化學(xué)及物理性能.金屬玻璃材料在機械、通訊、航空航天、汽車工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、運動器材乃至國防軍事上都具有廣泛的應(yīng)用潛力。 本文通過對純彎金屬玻璃塊體試件的壓痕實驗發(fā)現(xiàn)殘余應(yīng)力對金屬玻璃的硬度存在明顯的影響,而這與先前的研究結(jié)果存在差異.實驗的發(fā)現(xiàn)說明通過壓痕測量確定殘余應(yīng)力的方法在金屬玻璃這種新型高強度材料中存在應(yīng)用的可能。

3、 通過有限元軟件模擬軸對稱壓痕實驗,將金屬玻璃材料硬度-殘余應(yīng)力關(guān)系同先前人們對鋁合金8009所作研究的結(jié)果作對比。研究表明,在壓頭壓入同樣深度的前提下,壓頭壓入金屬玻璃材料時,壓頭最大載荷隨殘余應(yīng)力變化的相對跨度相比于鋁合金8009要大；而金屬玻璃材料因為其有很高的屈服強度而不容易產(chǎn)生pile-up,金屬玻璃的接觸面積隨殘余應(yīng)力變化幅度比鋁合金8009小很多。金屬玻璃這種具有較低彈性模量-屈服極限比的材料,硬度對殘余應(yīng)力較為敏感