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鋁材微壓痕有限元模擬[外文翻譯].doc

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鋁材微壓痕有限元模擬[外文翻譯],附件c:譯文 鋁材微壓痕有限元模擬我們采用三維有限元分析(fea)技術(shù)對(duì)6061-t6型鋁的vicheers壓痕進(jìn)行建模。先假定兩種不同的加工硬化現(xiàn)象,然后將結(jié)果與由靜態(tài)微壓機(jī)及可記錄載荷與深度的微壓機(jī)所形成的實(shí)際壓痕進(jìn)行比較。鋁的硬度和塑性流動(dòng)現(xiàn)象很好地驗(yàn)證了有限元模型,并且暗示當(dāng)壓應(yīng)變超過0.09mm時(shí),鋁材加工硬...
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分類: 論文>外文翻譯

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附件C:譯文

鋁材微壓痕有限元模擬

我們采用三維有限元分析(FEA)技術(shù)對(duì)6061-T6型鋁的Vicheers壓痕進(jìn)行建模。先假定兩種不同的加工硬化現(xiàn)象,然后將結(jié)果與由靜態(tài)微壓機(jī)及可記錄載荷與深度的微壓機(jī)所形成的實(shí)際壓痕進(jìn)行比較。鋁的硬度和塑性流動(dòng)現(xiàn)象很好地驗(yàn)證了有限元模型,并且暗示當(dāng)壓應(yīng)變超過0.09mm時(shí),鋁材加工硬化的現(xiàn)象將減少。在使用Sneddon法對(duì)一個(gè)施加了剛性軸對(duì)稱彈性半空間壓痕卸載后的結(jié)果進(jìn)行分析時(shí),其結(jié)果證明,Sneddon法在這種情況下是有效的。這也意味著Bolshakov和Pharr所改進(jìn)的Sneddon法(使用了一個(gè)圓錐形壓頭)不能直接用于解決Vichers壓痕的問題。
1. 導(dǎo)言
在過去15年里,人們對(duì)載荷和深度敏感微壓痕的理解,及材料性能納米測試技術(shù),都取得了很大的進(jìn)步。這很大程度上得益于更先進(jìn)的分析方法,以及有限元法在彈性材料性能分析方面的應(yīng)用。
傳統(tǒng)的硬度測試(比如Vickers硬度測試)已應(yīng)用于硬度這一材料性能的簡單測量中。這種測試可以用于比較不同材料的性能,以及質(zhì)量控制。必須承認(rèn),Vickers硬度并不是一個(gè)有明確定義的材料性質(zhì),但卻是一個(gè)有重要作用的材料基本特性。比如彈性模量、泊松比、屈服應(yīng)力、應(yīng)變硬化及時(shí)效塑性。對(duì)于某些材料的其它一些性能,比如表面能、斷裂韌性、相變、晶體結(jié)構(gòu)各向異性和晶粒尺寸也應(yīng)該考慮到。所有這些因素的總和可簡稱為“VHN”,可得到一個(gè)結(jié)論,通過壓痕試驗(yàn)反過來推斷材料的性能是不現(xiàn)實(shí)的。
載荷及深度傳感微壓機(jī)(動(dòng)態(tài)微壓機(jī))相對(duì)于傳統(tǒng)的靜態(tài)微壓機(jī)是個(gè)很大的改進(jìn)。檢測受壓變形中載荷及深度,需要額外考慮到硬度條件。如果選用合適的公式,根據(jù)這些條件就可以測算出材料的基本性能。不幸的是,這個(gè)問題因?yàn)椴牧蠅嚎s過程中所產(chǎn)生的復(fù)雜不均勻變形而復(fù)雜化。
直到最近,對(duì)這類型問題的分析還很大程度上采用半經(jīng)驗(yàn)公式或近似解析法。Tabor進(jìn)行了一些早期的研究[1]。他研究了金屬的圓錐形壓痕。幾乎在同一時(shí)期,Hill[2]也同樣研究了理想完全彈性材料(彈性模量無限大)
=constant (1)
其中, 表示Vickers硬度; 表示彈性屈服應(yīng)力。然而這個(gè)關(guān)系式對(duì)于高彈性材料或有應(yīng)變硬化的材料不適應(yīng)。Hirst和Howse的研究結(jié)果使這個(gè)問題得到了擴(kuò)展[3],他們把這個(gè)描述為楔形壓
(2)
其中A、B為常數(shù),E表示楊氏模量。
Johnson[4]擴(kuò)展了Tobor的研究,并總結(jié)出如下公式