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纳米压痕实验的三维有限元数值模拟研究

李敏 梁乃刚 张泰华 王林栋

李敏, 梁乃刚, 张泰华, 王林栋. 纳米压痕实验的三维有限元数值模拟研究[J]. 力学学报, 2003, 35(3). doi: 10.6052/0459-1879-2003-3-2001-370
引用本文: 李敏, 梁乃刚, 张泰华, 王林栋. 纳米压痕实验的三维有限元数值模拟研究[J]. 力学学报, 2003, 35(3). doi: 10.6052/0459-1879-2003-3-2001-370

纳米压痕实验的三维有限元数值模拟研究

doi: 10.6052/0459-1879-2003-3-2001-370
  • 摘要: 采用有限元方法模拟了纳米压痕仪的加、卸载过程,三维有限元模型考虑了纳米压痕仪的标准Berkovich压头. 介绍了有限元模型的几何参数、边界条件、材料特性与加载方式,讨论了摩擦、滑动机制、试件模型的大小对计算结果的影响,进行了计算结果与标准试样实验结果的比较,证实了模拟的可靠性. 在此基础上,重点研究了压头尖端曲率半径对纳米压痕实验数据的影响. 对比分析了尖端曲率半径$r=0$与$r =100$nm两种压头的材料压痕载荷-位移曲线. 结果表明,当压头尖端曲率半径$r \ne 0$时,基于经典的均匀连续介质力学本构理论、传统的实验手段与数据处理方法,压痕硬度值会随着压痕深度的减小而升高.

     

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  • 刊出日期:  2003-05-18

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