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基于压痕实验确定非均质材料力学特性的研究
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作者 王雨晴 钱秀清 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期253-253,共1页
目的高眼压下筛板变形将挤压视神经,导致视神经轴浆流阻断,因此研究筛板的力学特性有重要意义。筛板区组织包含筛板和视神经节细胞轴突,可看作是一种典型的非均质复合材料。利用有限元方法模拟压痕实验,研究筛板区组织力学特性与孔隙率... 目的高眼压下筛板变形将挤压视神经,导致视神经轴浆流阻断,因此研究筛板的力学特性有重要意义。筛板区组织包含筛板和视神经节细胞轴突,可看作是一种典型的非均质复合材料。利用有限元方法模拟压痕实验,研究筛板区组织力学特性与孔隙率的关系,提出一种筛板区组织力学特性的确定方法。方法基于大鼠筛板区组织微观结构,建立大鼠筛板区组织的理想化非均质复合材料三维有限元模型。利用有限元方法模拟球形压头压入的过程,获得不同孔隙率时压头的压入深度与压入载荷曲线,利用量纲分析获得压入载荷与孔隙率、筛板力学特性及视神经节细胞轴突力学特性的关系,从而确定筛板的力学特性。结果随着探针压入深度的增加,筛板区组织的微结构对宏观压痕结果的影响逐渐减小,力学特性逐渐趋于稳定。基于无量纲公式预测筛板区组织在压痕实验下的有效弹性模量,并利用数值算例验证了预测弹性模量方法的有效性,结果发现弹性模量识别误差低于10%。结论测量视乳头筛板区孔隙率后,可以使用无量纲公式对筛板力学特性进行定量评估,对于深入研究青光眼的发病机制以及临床上青光眼的早期诊断具有重要意义。 展开更多
关键词 轴浆流 高眼 入深度 非均质材料 压痕实验 青光眼 视神经 早期诊断
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基于微米压痕实验研究页岩力学特性 被引量:41
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作者 陈平 韩强 +1 位作者 马天寿 林东 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期662-670,共9页
针对页岩储集层力学特性较难获取的问题,提出基于微米力学测试技术的页岩细观力学特性定量评价方法;通过开展四川盆地长宁区块寒武系龙马溪组页岩露头的微米压痕实验,分析页岩的细观力学特性,评价宏观、细观尺度下页岩力学特性的关系。... 针对页岩储集层力学特性较难获取的问题,提出基于微米力学测试技术的页岩细观力学特性定量评价方法;通过开展四川盆地长宁区块寒武系龙马溪组页岩露头的微米压痕实验,分析页岩的细观力学特性,评价宏观、细观尺度下页岩力学特性的关系。页岩微米压痕实验结果分析表明:细观弹性模量和压入硬度呈非均匀分布;宏观、细观实验对比分析显示弹性模量的细观实验统计平均值近似于宏观实验测量值。通过引入页岩组成参量——颗粒堆积密度,得到页岩组成与力学性质的关系:细观弹性模量和压入硬度随颗粒堆积密度的增加,呈非线性递增变化。基于硬度-颗粒堆积密度模型,逆向分析细观内聚力和内摩擦角,细观测量值的统计平均值略小于宏观值。微米力学测试技术可较好地表征页岩细观力学特性并有效预测宏观力学参量。 展开更多
关键词 页岩 细观力学特性 微米压痕实验 弹性模量 入硬度 强度参数
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血红细胞力学性能的纳米压痕实验和有限元模拟 被引量:3
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作者 李卫卫 杨庆生 刘志远 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期614-621,共8页
采用纳米压痕技术和有限元方法研究了血红细胞的生物力学性能.进行了血红细胞的纳米压痕实验,得到了血红细胞的材料参数和变形形貌;在实验基础上,建立了血红细胞的三维有限元模型,模拟了血红细胞的压痕载荷-位移曲线,并考虑了参数效应.... 采用纳米压痕技术和有限元方法研究了血红细胞的生物力学性能.进行了血红细胞的纳米压痕实验,得到了血红细胞的材料参数和变形形貌;在实验基础上,建立了血红细胞的三维有限元模型,模拟了血红细胞的压痕载荷-位移曲线,并考虑了参数效应.数值模拟结果和实验数据符合很好.通过改变压头与材料之间的摩擦系数和压头曲率半径等参数,比较了载荷-位移曲线的变化情况.研究表明摩擦系数对压痕载荷-位移曲线和应力分布影响很小,而压头曲率对载荷-位移曲线的影响明显. 展开更多
关键词 血红细胞 生物力学 纳米压痕实验 有限元
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薄膜/基体结构的纳米压痕实验及其有限元分析 被引量:1
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作者 田正磊 金杰 田省委 《工具技术》 2012年第2期16-19,共4页
利用纳米压痕实验测定了氮化钛薄膜/高速钢基体中薄膜的弹性模量和硬度,并得到了纳米压痕过程的载荷—位移曲线;根据实验所得材料参数建立了纳米压痕实验的DEFORM计算模型,利用该有限元模型分析了不同薄膜厚度的膜/基结合处的切应力分布... 利用纳米压痕实验测定了氮化钛薄膜/高速钢基体中薄膜的弹性模量和硬度,并得到了纳米压痕过程的载荷—位移曲线;根据实验所得材料参数建立了纳米压痕实验的DEFORM计算模型,利用该有限元模型分析了不同薄膜厚度的膜/基结合处的切应力分布,研究了膜/基分离的可能性大小及分离位置与薄膜厚度的关系。 展开更多
关键词 薄膜/基体 压痕实验 有限元模拟 切应力 薄膜厚度
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基于SHPB的球形压痕实验方法 被引量:1
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作者 梁浩哲 宋力 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期673-678,共6页
提出一种基于霍普金森压杆装置的动态球形压痕实验方法,通过将硬质合金小球置于2个试件中间,实现加载过程中2个试件的同时压入,以得到准确的压痕力与位移的关系。利用有限元软件ABAQUS/Explicit对该实验方法进行了数值模拟,从实验结果... 提出一种基于霍普金森压杆装置的动态球形压痕实验方法,通过将硬质合金小球置于2个试件中间,实现加载过程中2个试件的同时压入,以得到准确的压痕力与位移的关系。利用有限元软件ABAQUS/Explicit对该实验方法进行了数值模拟,从实验结果的可行性、准确性等方面,对新实验方法与传统的动态压痕实验方法进行了比较;采用新方法对铝合金材料进行了实验,并得到了压入力-位移曲线等关系。研究结果表明:采用新实验方法能得到较准确的结果,能较真实地描述压痕过程。 展开更多
关键词 固体力学 球形 霍普金森 压痕实验
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基于广义胡克定律与压痕实验的磷化铟晶圆力学特性各向异性计算 被引量:3
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作者 蒋金鑫 姜晨 +2 位作者 郎小虎 高睿 黄鹏辉 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期359-365,共7页
本研究从原子结构角度计算磷化铟主要晶面的结构参数;利用广义胡克定律计算磷化铟杨氏模量、泊松比和剪切模量,以及通过维氏压痕实验计算磷化铟硬度和断裂韧性,研究了相力学特性参数在三维空间中的分布及在(100)晶面上沿不同晶向的变化... 本研究从原子结构角度计算磷化铟主要晶面的结构参数;利用广义胡克定律计算磷化铟杨氏模量、泊松比和剪切模量,以及通过维氏压痕实验计算磷化铟硬度和断裂韧性,研究了相力学特性参数在三维空间中的分布及在(100)晶面上沿不同晶向的变化。结果表明:杨氏模量、剪切模量和泊松比在空间中的分布具有高度对称性,其最大值和最小值分别为113.9GPa、46GPa、0.55和60.7GPa、22.3GPa、0.24;在(100)晶面上,磷化铟剪切模量表现出各向同性,硬度各向异性表现不明显,杨氏模量、泊松比和断裂韧性均具有优越的各向异性并呈现出周期性变化,且断裂韧性在[110]晶向有最小值,因而径向裂纹最易沿[110]扩展。 展开更多
关键词 磷化铟 力学特性 各向异性 压痕实验
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基于纳米压痕实验的超声表面滚压镁合金本构参数反演分析 被引量:1
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作者 赵玉婷 周霞 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1469-1479,共11页
本研究对AZ31B镁合金进行超声表面滚压处理,获得在厚度方向具有细晶层的镁合金板并表征其截面的微观结构;通过纳米压痕实验获得了镁合金截面不同位置的力学性能。将ABAQUS有限元软件与Isight软件相结合,反演得出镁合金测量层简化J-C本... 本研究对AZ31B镁合金进行超声表面滚压处理,获得在厚度方向具有细晶层的镁合金板并表征其截面的微观结构;通过纳米压痕实验获得了镁合金截面不同位置的力学性能。将ABAQUS有限元软件与Isight软件相结合,反演得出镁合金测量层简化J-C本构方程参数;对细晶层的力-位移曲线进行有限元计算,探讨了残余应力对镁合金力学性能的影响。结果表明:通过超声表面滚压处理后,试样截面方向形成厚度约为80.68μm的细晶层;截面方向上距镁合金表面越近,镁合金的弹性模量、硬度、残余压应力越大,滚压头的平均位移越小;有限元计算得出镁合金细晶层的残余应力对镁合金塑性性能的提高起到重要作用。通过分析超声表面滚压后AZ31B镁合金的力学性能,对其应用提供了一定的参考和依据。 展开更多
关键词 超声表面滚 纳米压痕实验 有限元计算 反演参数
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基于纳米压痕的煤岩微观力学特性及其影响因素剖析 被引量:12
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作者 蔡益栋 贾丁 +4 位作者 邱峰 刘大锰 闫霞 周优 安康 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期879-890,共12页
煤岩微观力学特性与宏观力学特性关系密切,是剖析宏观力学性质机理的关键指标,也是影响煤层气压裂开采的重要因素。现阶段煤岩微观力学特性研究局限于力学参数表征与现象描述,演化机制及影响机理方面的研究较为缺乏。以我国不同变质程... 煤岩微观力学特性与宏观力学特性关系密切,是剖析宏观力学性质机理的关键指标,也是影响煤层气压裂开采的重要因素。现阶段煤岩微观力学特性研究局限于力学参数表征与现象描述,演化机制及影响机理方面的研究较为缺乏。以我国不同变质程度煤岩为研究对象,通过以纳米压痕实验为主,低温液氮与原位激光拉曼测试为辅的手段,实现了纳米压痕实验关键参数优选,并明确了煤岩镜质组与惰质组微观力学特性及其主控因素。研究结果表明:(1)预实验结果显示,低载荷、小量程下,最大压入深度在1 000 nm左右(对应峰值载荷约为9 mN)的参数设定较为适合煤岩镜质组和惰质组的纳米压痕实验;(2)煤岩惰质组的弹性模量和硬度均普遍高于镜质组,且同一煤样中不同位置显微组分的弹性模量和硬度相近,说明在局部范围内煤基质显微组分的微观力学性质分布具有一定相似性;(3)煤岩显微组分和成熟度通过控制孔隙结构与化学结构以“一主一辅”形式共同影响其微观力学性质,即镜质组微观力学强度随煤化程度加深先升后降再升,下降段主要受因气孔增多导致的孔隙结构变化影响,上升段化学组分和结构为主控因素;惰质组的微观力学性质随煤岩成熟度升高持续增加,始终以受化学组分和结构控制为主。煤岩微观力学性质研究可广泛运用于微观尺度下的煤基质变形机制分析、水力压裂过程中微裂缝的产生与拓展探究以及开发有利区优选。 展开更多
关键词 煤岩 显微组分 微观力学特性 纳米压痕实验 主控因素
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考虑压头曲率半径和应变梯度的微压痕分析 被引量:6
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作者 陶彩军 王自强 陈少华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期680-687,共8页
在压头尖端曲率半径取100nm的前提下,采用Chen和Wang的应变梯度理论,对微压痕实验进行了系统的数值分析.首先通过拟合载荷-位移实验曲线的后半段来确定材料的屈服应力和幂硬化指数值,然后用有限元方法数值模拟压痕实验,并将计算得到的... 在压头尖端曲率半径取100nm的前提下,采用Chen和Wang的应变梯度理论,对微压痕实验进行了系统的数值分析.首先通过拟合载荷-位移实验曲线的后半段来确定材料的屈服应力和幂硬化指数值,然后用有限元方法数值模拟压痕实验,并将计算得到的整段载荷-位移曲线及硬度-位移曲线和实验结果进行了比较.结果表明应变梯度理论所预测的计算结果和实验结果很好地符合,包括压痕深度在亚微米和微米范围内的整段曲线. 展开更多
关键词 压痕实验 实验曲线 曲率半径 应变梯度理论 载荷-位移曲线 屈服应力 有限元方法 计算结果 数值分析
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不同晶面单晶铝纳米压痕测试及有限元模拟 被引量:3
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作者 段茜 吴亚丽 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3467-3472,共6页
采用纳米压入法对单晶铝(100)、(110)、(111)晶面进行力学性能分析,结合实验得到荷载-位移曲线,利用连续刚度技术获得单晶铝的弹性模量和硬度。结果表明:单晶铝具有良好的塑性性能,不同晶面的塑性能力从大到小依次为(110)晶面、(111)晶... 采用纳米压入法对单晶铝(100)、(110)、(111)晶面进行力学性能分析,结合实验得到荷载-位移曲线,利用连续刚度技术获得单晶铝的弹性模量和硬度。结果表明:单晶铝具有良好的塑性性能,不同晶面的塑性能力从大到小依次为(110)晶面、(111)晶面、(100)晶面。材料弹性模量和硬度变化趋势一致,不同晶面弹性模量和硬度的大小关系为:(110)晶面>(111)晶面>(100)晶面。由于晶体变形时发生位错形核与发射,导致荷载-位移曲线在压入初期表现出位移爆发现象。同时运用ABAQUS有限元软件,使用单晶各向异性本构模型定义材料属性,对不同晶面的单晶铝进行仿真模拟,通过反复对比实验与模拟所得的荷载-位移曲线得到不同晶面各向异性的相关材料参数,并分析得出了最大压深时的正应力、剪应力及残余压痕分布的对称性。 展开更多
关键词 单晶铝 纳米压痕实验 有限元模拟
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固体跨尺度压痕标度律的研究与展望 被引量:4
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作者 於之杰 魏悦广 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2085-2100,共16页
压痕标度律是对通过压痕试验方法测定固体材料力学性能参量问题所给出的一般性结论,具有重要的理论意义,是探寻材料力学性能潜在规律的方法论研究.本综述论文系统而简要地介绍如下主要内容:采用传统理论对传统固体材料压痕标度律的研究... 压痕标度律是对通过压痕试验方法测定固体材料力学性能参量问题所给出的一般性结论,具有重要的理论意义,是探寻材料力学性能潜在规律的方法论研究.本综述论文系统而简要地介绍如下主要内容:采用传统理论对传统固体材料压痕标度律的研究回顾;采用跨尺度力学理论对先进固体材料的跨尺度压痕标度律的研究回顾.总结并得到了如下主要结论:传统固体材料压痕标度律可由一空间曲面完整描绘,若进一步已知某类无量纲独立参量的取值范围,则该空间曲面可退化为系列平面曲线族;先进固体材料(新材料)的跨尺度压痕标度律可由一个三维函数关系完整描绘,若存在某类独立无量纲参量取值范围已知,则该三维函数关系将退化为系列空间曲面族.压痕标度律的未来研究发展仍将重点集中在建立新材料的跨尺度压痕标度律上,以试图从根本上解决新材料力学性能标准规范难以建立的理论问题.除此之外也将重点关注建立各类功能新材料的多尺度及跨尺度压痕标度律规律. 展开更多
关键词 标度律 压痕实验 先进材料 跨尺度力学理论 量纲分析
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掺杂元素X(B、Al、Sn、Co)对IDB-X/Diamond界面结合性能的影响
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作者 简小刚 姚文山 +4 位作者 张毅 梁晓伟 胡吉博 陈哲 陈茂林 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第1期37-45,共9页
基于量子力学第一性原理,建立了IDB-B/Diamond、IDB-Al/Diamond、IDB-Sn/Diamond和IDB-Co/Diamond 4种膜基界面模型,计算了膜基界面结合能、差分电荷密度和布居数,以探究孕镶金刚石钻头(impregnated diamond bits,IDB)基体中的常用元素X... 基于量子力学第一性原理,建立了IDB-B/Diamond、IDB-Al/Diamond、IDB-Sn/Diamond和IDB-Co/Diamond 4种膜基界面模型,计算了膜基界面结合能、差分电荷密度和布居数,以探究孕镶金刚石钻头(impregnated diamond bits,IDB)基体中的常用元素X(X=B、Al、Sn、Co)对IDB-X/Diamond膜基结合强度的影响机制。计算结果表明:膜基界面结合能大小为W_(ad-B)>W_(ad-Al)>W_(ad-Co)>W_(ad-Sn);B、Al是增强膜基结合强度的有益元素,因为B、Al原子的电荷主要转移到掺杂位点附近的C1~C3原子,其与C1~C3原子的键合作用强;Sn、Co会削弱膜基结合强度,这是由于Sn、Co原子与C1~C3原子的键合作用弱,同时膜基界面间的其他C原子因俘获电荷而相斥。压痕对比的实验结果与仿真结论相符。 展开更多
关键词 第一性原理 金刚石涂层 膜基结合 电荷转移 布居数 压痕实验
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热压硫化锌的超精密磨削加工 被引量:8
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作者 陈冰 郭兵 +2 位作者 赵清亮 饶志敏 姚光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2109-2116,共8页
针对用传统车削或研磨抛光方法加工大尺寸非球面热压硫化锌透镜存在的不足,采用金刚石砂轮磨削加工方法对热压硫化锌材料进行了加工实验.通过压痕、单颗粒金刚石刻划和磨削正交实验,研究了该方法在磨削加工过程中的塑性域去除机理及其... 针对用传统车削或研磨抛光方法加工大尺寸非球面热压硫化锌透镜存在的不足,采用金刚石砂轮磨削加工方法对热压硫化锌材料进行了加工实验.通过压痕、单颗粒金刚石刻划和磨削正交实验,研究了该方法在磨削加工过程中的塑性域去除机理及其亚表面损伤情况,并优化了超精密磨削加工工艺参数.压痕实验发现热压硫化锌材料在载荷作用下易于出现径向裂纹和微裂纹,其断裂韧性为2.643842 MPa/m1/2,临界切削深度为1.808 μm.单颗粒金刚石刻划实验结果表明,热压硫化锌材料在较小的切削深度下可以实现塑性域去除,但在机械去除过程中易出现多种形式的亚表层损伤.磨削实验结果表明,磨削深度是影响表面光洁度的主要因素,随着磨削深度的增大表面光洁度降低,最佳表面粗糙度为7.6 nm.工作台进给速度是影响面形精度的主要因素,且平面磨削的面形精度PV值为0.185~0.395 μm.研究结果表明,磨削加工热压硫化锌材料可以获得纳米级表面粗糙度. 展开更多
关键词 硫化锌透镜 压痕实验 临界切削深度 单颗粒刻划 平面磨削 亚表面损伤 表面质量
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富有机质页岩高温作用后微观力学特征与热力耦合模拟研究
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作者 李冕 严张萍 唐鑫 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期491-502,共12页
非常规页岩油气勘探与开发呈现出“非常规、深层、难开采”等新特点,储层环境和岩体结构极为复杂。为明确储层勘探开发中的有利温度点及力学特征,本文选取牛蹄塘组富有机质页岩样品,针对常温(25℃)及高温作用(300℃、400℃、500℃)下的... 非常规页岩油气勘探与开发呈现出“非常规、深层、难开采”等新特点,储层环境和岩体结构极为复杂。为明确储层勘探开发中的有利温度点及力学特征,本文选取牛蹄塘组富有机质页岩样品,针对常温(25℃)及高温作用(300℃、400℃、500℃)下的页岩样品,结合纳米压痕、原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)等技术,开展了页岩油储层在高温作用下微观力学性质变化及其影响因素的系统研究。研究结果表明:脆性矿物(硬组分)的弹性模量和硬度显著大于黏土基质(软组分),硬组分的压痕表面深度较深,且在400℃高温作用下,压痕深度明显增加。随着温度的升高,在300℃至500℃的高温作用区间,页岩的整体力学性质呈“V”形变化趋势。在400℃高温作用后,页岩孔隙可见度增大,微裂隙显著增加,受力后出现剪切和张性开裂,弹性模量和硬度显著下降。各参数之间的相关性较好,拟合值接近“1”,表明温度引起的页岩微观结构变化是其力学性质变化的主要原因。该研究为非常规页岩油气的勘探开发提供了重要的微观力学依据,有助于深入理解高温作用对储层性能的影响。 展开更多
关键词 高温作用 微观结构 纳米压痕实验 原子力显微镜实验 热力耦合
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单晶锗同晶面不同取向对脆塑转变影响的实验研究 被引量:3
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作者 马一鸣 李珊 +1 位作者 杨晓京 李金乐 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期364-369,共6页
单晶锗为各向异性材料,为考察同一晶面不同取向对单晶锗材料脆塑转变的影响,本文以(110)晶面单晶锗片为实验样品,进行了微纳米力学仪器化压入和划入的测量实验及分析,并利用超高分辨热场发射扫描电子显微镜,对实验后的样品表面微观形貌... 单晶锗为各向异性材料,为考察同一晶面不同取向对单晶锗材料脆塑转变的影响,本文以(110)晶面单晶锗片为实验样品,进行了微纳米力学仪器化压入和划入的测量实验及分析,并利用超高分辨热场发射扫描电子显微镜,对实验后的样品表面微观形貌进行了观察。结果表明,单晶锗材料的同一晶面上的不同取向产生裂纹及裂纹的扩展能力不同。在同一晶面上的不同取向进行刻划后的表面质量及脆塑转变效果也不同。以单晶锗片倒角边缘<111>晶向向右为0°正方向,实验涉及165°、45°以及-75°三个取向,在165°方向上最容易产生裂纹且最容易扩展,沿该方向刻划过程脆塑转变临界载荷和临界深度最大;在-75°方向上最不易产生裂纹及扩展,沿该方向刻划过程脆塑转变临界载荷和临界深度也最小。 展开更多
关键词 单晶锗 压痕实验 实验 脆塑转变
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Mechanical heterogeneity characterization of coal materials based on nano-indentation experiments
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作者 ZHANG Qi LI Xiang-chun +3 位作者 LI Biao MENG Jun-qing NIE Bai-sheng LU Wei-dong 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第9期3142-3155,共14页
To investigate the complex macro-mechanical properties of coal from a micro-mechanical perspective,we have conducted a series of micro-mechanical experiments on coal using a nano-indentation instrument.These experimen... To investigate the complex macro-mechanical properties of coal from a micro-mechanical perspective,we have conducted a series of micro-mechanical experiments on coal using a nano-indentation instrument.These experiments were conducted under both dynamic and static loading conditions,allowing us to gather the micro-mechanical parameters of coal for further analysis of its micro-mechanical heterogeneity using the box counting statistical method and the Weibull model.The research findings indicate that the load–displacement curves of the coal mass under the two different loading modes exhibit noticeable discreteness.This can be attributed to the stress concentration phenomenon caused by variations in the mechanical properties of the micro-units during the loading process of the coal mass.Consequently,there are significant fluctuations in the micro-mechanical parameters of the coal mass.Moreover,the mechanical heterogeneity of the coal at the nanoscale was confirmed based on the calculation results of the standard deviation coefficient and Weibull modulus of the coal body’s micromechanical parameters.These results reveal the influence of microstructural defects and minerals on the uniformity of the stress field distribution within the loaded coal body,as well as on the ductility characteristics of the micro-defect structure.Furthermore,there is a pronounced heterogeneity in the micromechanical parameters.Furthermore,we have established a relationship between the macro and micro elastic modulus of coal by applying the Mori-Tanaka homogenization method.This relationship holds great significance for revealing the micro-mechanical failure mechanism of coal. 展开更多
关键词 nano-indentation experiment MICROMECHANICS heterogeneity characterization COAL
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牛膝关节软骨的力学承载特性及其有限元仿真分析 被引量:10
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作者 陈凯 张德坤 +1 位作者 戴祖明 王崧全 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期675-680,共6页
目的分析软骨的压缩变形行为和液相力学承载特性的关系。方法利用压痕实验测定牛膝关节软骨在不同压头直径、不同载荷下的压缩变形位移,建立有限元模型模拟关节软骨内部液相流动及承载特性。结果模拟压缩位移与实验结果最大相对误差为1.... 目的分析软骨的压缩变形行为和液相力学承载特性的关系。方法利用压痕实验测定牛膝关节软骨在不同压头直径、不同载荷下的压缩变形位移,建立有限元模型模拟关节软骨内部液相流动及承载特性。结果模拟压缩位移与实验结果最大相对误差为1.73%,在相同载荷作用下,随着压头直径的增大,软骨的弹性模量与渗透系数随之增大;在相同压头直径作用下,随着载荷的增大,软骨的弹性模量与渗透系数随之减小。载荷作用在软骨上,软骨内部液相主要在软骨内流动,随着载荷的持续,液相逐渐向软骨外流动。软骨表面的孔隙压力、轴向应力、径向应力由于液相的流动呈非线性变化。结论软骨表面的液相流动、孔隙压力及应力分布等影响软骨表面的承载特性;在不同压头、不同载荷下,软骨的承载特性有较大差异。 展开更多
关键词 关节软骨 压痕实验 缩变形 有限元分析 弹性模量 承载特性
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7050-T7451铝合金铣削加工表面材料特性与本构关系模型的建立 被引量:10
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作者 于鑫 孙杰 +1 位作者 熊青春 韩雄 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2982-2989,共8页
为研究7050-T7451铝合金材料铣削后表面应力应变特征,并建立表面材料本构关系模型,采用SSM-B4000TM型应力应变显微探针测试系统对铝合金7050-T7451材料表面进行自动球压痕(ABI)实验测试,获得载荷-深度曲线,据此估算本构关系模型中应变... 为研究7050-T7451铝合金材料铣削后表面应力应变特征,并建立表面材料本构关系模型,采用SSM-B4000TM型应力应变显微探针测试系统对铝合金7050-T7451材料表面进行自动球压痕(ABI)实验测试,获得载荷-深度曲线,据此估算本构关系模型中应变硬化指数(n)与屈服强度(σy)等未知参数。进而基于有限元建模(FEM)进行压痕过程的有限元仿真分析,研究本构关系模型中参数n与σy的变化对载荷-深度曲线的影响规律,获得仿真载荷-深度曲线与实验曲线误差最小时的参数n与σy应满足的函数关系,验证了基于实验本构关系模型参数的准确性。采用该材料本构关系模型仿真的载荷-深度曲线与实验曲线相比,平均误差为5.2%。 展开更多
关键词 7050-T7451铝合金 压痕实验 有限元仿真 本构关系模型
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能量非局部模型和新的应变梯度理论 被引量:4
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作者 易大可 王自强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期60-66,共7页
提出一种新的基于能量非局部模型的应变梯度理论,并应用此理论对多晶铜以及薄膜基底的微压痕硬度进行理论预测和数值分析.首先,提出了能量非局部模型,并由此模型,得出新应变梯度理论的本构关系;其次,由变分原理,得出相应的有限元公式;再... 提出一种新的基于能量非局部模型的应变梯度理论,并应用此理论对多晶铜以及薄膜基底的微压痕硬度进行理论预测和数值分析.首先,提出了能量非局部模型,并由此模型,得出新应变梯度理论的本构关系;其次,由变分原理,得出相应的有限元公式;再次,给出了微压痕硬度的有限元分析方法;最后,将该理论预测结果与经典理论预测结果以及实验结果进行了对比.结果表明,计算结果与实验结果相符;而经典理论的预测结果远低于实验结果. 展开更多
关键词 非局部理论 应变梯度理论 微纳米压痕实验 薄膜基底 有限元方法
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基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型 被引量:1
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作者 王东 赵军 +1 位作者 李安海 崔晓斌 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期22-26,31,共6页
采用"随机法"构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型。结果表明:"随机法&qu... 采用"随机法"构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型。结果表明:"随机法"构建的微观结构模型较好地反映了材料的真实细观结构特征;材料的硬度受微观结构的影响较大,其中以Co相体积分数和晶粒平均粒径分布最为显著。模拟结果与实验结果吻合较好,从而证明了提出的模型能够准确地预报WC-Co硬质合金的硬度。 展开更多
关键词 WC-CO硬质合金 微观结构 硬度 显微压痕实验 有限元仿真
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