本文關(guān)鍵詞：氧化鋯陶瓷室溫壓入力學(xué)行為研究

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【摘要】：氧化鋯陶瓷因高強、高硬及相變增韌等優(yōu)良的物理化學(xué)特性,其作為結(jié)構(gòu)或功能陶瓷廣泛應(yīng)用于工程實踐中,而隨小微尺度陶瓷構(gòu)件的出現(xiàn),研究其微尺度力學(xué)性能對其工業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用極具指導(dǎo)價值。本文采用納米壓痕技術(shù)研究了氧化鈰穩(wěn)定氧化鋯陶瓷微尺度力學(xué)行為,并通過ABAQUS軟件的有限元分析,對壓入過程中各階段材料的應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)使用連續(xù)剛度測量法,測試了不同加載應(yīng)變率和不同壓入深度條件下氧化鋯陶瓷的力學(xué)性能。結(jié)果表明,加載應(yīng)變率一定時,整體接觸剛度-位移(S-h)曲線的斜率隨壓入深度增加而減小;壓入深度一定時,S-h曲線斜率、硬度、彈性模量及彈性恢復(fù)率變化趨勢一致,都隨加載應(yīng)變率的增加而增大;在保載蠕變段,蠕變位移和穩(wěn)態(tài)蠕變應(yīng)變率呈現(xiàn)明顯應(yīng)變率敏感性。(2)用量綱分析法推導(dǎo)出材料的雙線性本構(gòu)關(guān)系,使用ABAQUS有限元軟件模擬了Berkovich三棱錐壓頭的納米壓入過程。數(shù)值模擬的結(jié)果表明,在納米壓入測試加載段,最大等效應(yīng)力發(fā)生在壓頭正下方且形成一個靜水壓力核心,其隨著壓入的推進(jìn)呈球形向外輻射擴展,由于彈塑性區(qū)域存在由剪應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體相變,造成材料局部塑性形變不均勻而殘余應(yīng)力分布亦不規(guī)則。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋯陶瓷 納米壓入 彈塑性變形 雙線性本構(gòu) 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 陶瓷材料簡介9-11
• 1.2 氧化鋯陶瓷工程應(yīng)用及組織結(jié)構(gòu)11-13
• 1.3 氧化鋯陶瓷研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3.1 陶瓷力學(xué)行為的研究方法14-15
• 1.3.2 納米壓入技術(shù)15-16
• 1.3.3 納米壓痕技術(shù)在陶瓷力學(xué)性能表征中的應(yīng)用16-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及意義20-23
• 第二章 納米壓入法測試氧化鋯陶瓷的力學(xué)性能23-43
• 2.1 納米壓痕測試方法23-30
• 2.1.1 納米壓痕設(shè)備23-24
• 2.1.2 連續(xù)剛度法（CSM）測量彈性模量和硬度24-29
• 2.1.3 連續(xù)剛度法（CSM）測試蠕變行為29-30
• 2.2 實驗試樣制備30-31
• 2.3 實驗方法31
• 2.4 壓入深度和應(yīng)變率對氧化鋯陶瓷彈塑性性能的影響31-40
• 2.4.1 接觸剛度31-33
• 2.4.2 硬度和彈性模量33-37
• 2.4.3 蠕變性能37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-43
• 第三章 有限元法模擬納米壓痕實驗過程43-61
• 3.1 建立有限元模型44-48
• 3.1.1 模型建立45
• 3.1.2 材料屬性45-46
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分46-47
• 3.1.4 分析步設(shè)置47
• 3.1.5 接觸和邊界條件47-48
• 3.2 氧化鋯陶瓷應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的確定48-55
• 3.2.1 量綱分析48
• 3.2.2 納米壓痕問題的量綱分析48-49
• 3.2.3 反演分析求解應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系49-53
• 3.2.4 推導(dǎo)結(jié)果可靠性驗證53-55
• 3.3 有限元分析氧化鋯陶瓷彈塑性形變55-60
• 3.3.1 應(yīng)力分析55-58
• 3.3.2 彈塑性變形分析58-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 第四章 全文總結(jié)與展望61-65
• 4.1 全文總結(jié)61-63
• 4.2 工作展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 致謝71-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：667450