圆柱平端压头触压边界开裂理论与不锈钢TiN镀层材料断裂韧性测试新方法的研究

当用刚性圆柱平端压头对不锈钢TiN镀层等材料表面进行触压测试实验时，触压边界会开裂，形成一个裂纹。当前课题组的研究发现，在圆柱压头的边界前缘，存在奇异应力场，该应力场的奇异性与裂纹尖端的应力场同阶，因此，其光滑边界的触压开裂机理与受载裂纹体的开裂的机理同族，可以用断裂力学理论来研究接触边界的开裂问题。本项目首先将研究触压问题边界移动(开裂)能量释放律的数学表征、积分路径、以及能量释放率的梯度与接触边界奇异应力场应力强度因子的关系；给出应力强度因子与压头半径、载荷以及材料性能参数的表达式；边界开裂能量释放率临界值；给出触压（无裂纹）边界开裂的临界载荷与开裂角，建立边界开裂定量分析的能量释放率理论。该理论的意义在于：①揭示不锈钢TiN镀层材料触压边界开裂的能量释放率规律，建立触压边界开裂定量研究的新理论；②利用该理论创建新的材料断裂韧性测试方法。③创建薄膜镀层材料的微观断裂韧性的定量测试方法。