利用Matlab的优化函数改进了表征应力应变法的优化条件，并优化了表征应力应变法的计算流程，同时利用改进的弹塑性方程对屈服强度
σy、应变硬化指数
n和弹性模量
E三个参数同时进行优化，从而确定了材料的力学性能参数，之后采用球形压痕表征应力应变法对P91钢的力学性能进行测试，并与单轴拉伸试验结果进行对比。结果表明：与单轴拉伸的试验结果相比，采用球形压痕表征应力应变法测得P91钢力学性能的精度较高，最大偏差值为12.11%。
所属栏目
物理模拟与数值模拟
收稿日期
2017/1/52017/7/17
作者单位
孙明成:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 沈阳 110006辽宁东科电力有限公司, 沈阳 110179
张超群:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 沈阳 110006
韩德斌:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 沈阳 110006辽宁东科电力有限公司, 沈阳 110179
李宏强:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 沈阳 110006
备注
孙明成(1981-),男,山东临沂人,高级工程师,博士
引用该论文:
SUN Mingcheng,ZHANG Chaoqun,HAN Debin,LI Hongqiang.Ball Indentation Representative Stress-Strain Method Testing Mechanical Properties of Metals[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(9):106～110
孙明成,张超群,韩德斌,李宏强.球形压痕表征应力应变法测金属材料的力学性能[J].机械工程材料,2017,41(9):106～110
参考文献
【1】
崔航,陈怀宁,林泉洪. 材料局部性能的球形压痕评价技术研究进展[J].材料导报,2007,21(9):92-95.
【2】
崔航,陈怀宁,陈静,等. 球形压痕法评价材料屈服强度和应变硬化指数的有限元分析[J].金属学报,2009,45(2):189-194.
【3】
马德军.材料力学性能仪器化压入测试原理[M].北京:国防工业出版社,2010:1-2.
【4】
AHN J H,KWON D. Derivation of plastic stress-strain relationship from ball indentation:Examination of strain definition and pileup effect[J]. Journal of Materials Research, 2001, 16(11):3170-3178.
【5】
TABOR D. Hardness of Metals[M]. Oxford:Clarendon Press, 1951:44-51.
【6】
OLIVER W C,PHARR G M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments[J]. Journal of Materials Research, 1992, 7(6):1564-1583.
【7】
KANG J J, BECKER A A,SUN W. Determining elastic-plastic properties from indentation data obtained from finite element simulations and experimental results[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2012, 62(1):34-46.
【8】
CAO Y J, LU J. A new method to extract the plastic properties of metal materials from an instrumented spherical indentation loading curve[J].Acta Materialia, 2004, 52(13):4023-4032.
【9】
CAO Y P, QIAN X Q, HUBER N. Spherical indentation into elastoplastic materials indentation-response based definitions of the representative strain[J].Materials Science and Engineering A, 2007, 454(16):1-13.
【10】
SNEDDON I N. The relation between load and penetration in the axisymmetric boussinesq problem for a punch of arbitrary profile[J].International Journal Engineering Science, 1965, 3(1):47-57.
【11】
HILL R, STORAKERS B A, ZDUNEK B. A theoretical study of the Brinell hardness test[J]. Proceedings of the Royal Society, 1989, 423:301-330.
【12】
伍声宝,徐彤,喻灿,等. 采用球压痕法测16MnR钢的拉伸性能[J].机械工程材料,2015, 39(1):82-85.
【13】
DAO M, CHOLLACOOP N, VLIET K J V, et al. Computational modeling of the forward and reverse problems in instrumented sharp indentation[J]. Acta Materialia, 2001, 49(19):3899-3918.
