基于动压痕的金属材料高应变率力学特性测试技术研究

The technique of extracting quasi-static mechanical property parameters of metals from indentation loading curve received wide attention, research and application. Compared with traditional material test techniques, indentation test has the advantages of nondestructive and convenient. The dynamic indentation test based on Hopkinson Bar or particle impact has been developed in recent years. It has the mentioned advantages but is still in developing. Relatively little work has been done on dynamic indentation of materials and the stress-strain curve of the tested material still cannot be extracted from the experimental data. Despite these shortcomings, the dynamic indentation is a very promising dynamic test technique. Compared to traditional dynamic testing techniques, dynamic indentation has the following advantages: 1. Its loading region can be very small, so it is possible to achieve a higher strain-rate during the test. 2. An in situ testing of the dynamic properties of materials can be achieved; 3. It is possible to establish a set of indentation test method that can test the mechanical properties of material from creep to the order of 1E5 1/s strain-rate. This research project intends to solve the following three problems: 1. To improve the existing dynamic indentation test technique and develop new techniques for in situ test. 2. To develop the method to extract dynamic property parameters from indentation data. 3. To assess the validity, reliability and applicability of the dynamic indentation test.

通过压痕测试提取金属材料准静态力学性能参数的技术近年来获得广泛重视、研究及应用。与传统测试方法相比，压痕测试具有无损、便捷等优点。基于霍普金森杆或粒子冲击的动压痕测试技术近年来也逐步发展起来，并同样具有前述的优点。动压痕测试技术仍处发展中，相关研究及数据积累均很少，提取材料动态应力应变曲线的方法也尚未建立。尽管存在不足，动压痕却是一种很有希望的材料动态性能测试技术。与传统技术相比，动压痕测试具有以下优势：1.它的加载区域可以非常小，故可能实现更高的实验应变率；2.可以实现对材料动态性能的原位测试；3.有可能建立一整套的压痕测试方法，实现从蠕变到1E5 1/s量级应变率下的材料力学性能测试。本项目拟开展的研究期望解决下面三个问题：1.完善现有动压痕测试技术并发展新的原位测试技术；2.建立通过动压痕测试提取材料动态性能参数的方法；3.对动压痕测试的有效性、可靠性及适用性进行评估。

通过压痕测试提取金属材料准静态力学性能参数的技术近年来获得广泛重视、.研究及应用。与传统测试方法相比，压痕测试具有无损、便捷等优点。基于霍普金森杆或粒.子冲击的动压痕测试技术近年来也逐步发展起来，并同样具有前述的优点。动压痕测试技术.仍处发展中，相关研究及数据积累均很少，提取材料动态应力应变曲线的方法也尚未建立。.尽管存在不足，动压痕却是一种很有希望的材料动态性能测试技术。与传统技术相比，动压.痕测试具有以下优势：1.它的加载区域可以非常小，故可能实现更高的实验应变率；2.可以.实现对材料动态性能的原位测试；3.有可能建立一整套的压痕测试方法，实现从蠕变到 1E5 .1/s 量级应变率下的材料力学性能测试。本项研究期望能在某种程度上解决下面三个问题：1.完善现有动压痕测试技术并发展材料新的原位测试的技术；2.建立通过动压痕测试提取材料动态性能参数的方法；3.对动压痕测试的有效性、可靠性及适用性进行评估。.在项目的研究周期中，本项研究提出了三种中高速及高速动压实验方法，搭建了相应的实验测试装置，实现了压入力、压入速试及压入位移等压痕过程参数的高精度测量。基于量纲分析方法有限元数值仿真，研究了基于动压痕过程测试的金属材料模型参数提取方法，分析了实验各方面对材料参数提取结果的影响，为进一步的研究完善宏观动态压痕测试方法打下了良好基础。.