裂纹开裂形式对陶瓷材料弹性模量仪器化压入测试结果的影响

基于有限元数值分析方法,对陶瓷材料(We/Wt=0.3～0.7)仪器化压入过程中产生的2种裂纹开裂形式——径向裂纹(RC)和半硬币状裂纹(HPC)对弹性模量测试值的影响进行了研究,并对不同载荷下不同裂纹形式的Si3N4、ZrO2、ZTA、Al2O3、Fused silica等陶瓷材料弹性模量仪器化压入测试结果进行比较.结果表明:RC和HPC裂纹开裂形式对陶瓷材料弹性模量仪器化压入测试结果的影响可以忽略,而“Pop-in现象”对陶瓷材料弹性模量仪器化压入测试结果影响较大.在不出现“Pop-in现象”的情况下,陶瓷材料弹性模量仪器化压入测试结果具有一定的有效性.     

臭蜣螂股节表皮纳米力学性能测试

固体材料性能在纳米尺度和宏观尺度下明显不同。纳米测试技术的发展为固体材料(包括生物材料)的纳米力学性能研究提供了手段。已有研究表明甲虫表皮具有层状复合材料结构，这种结构在垂直方向的尺寸为微米或纳米量级。进行了试样制备方法的探索，介绍了纳米力学测试的基本原理，利用纳米硬度计对臭蜣螂前足股节表皮进行了纳米力学性能测试。证实纳米硬度计可有效地对甲虫表皮的纳米力学性能进行测试，发现臭蜣螂前足股节表皮在纳米尺度下出现粘弹现象和蠕变效应，在最大载荷时的保压过程中，压痕深度与时间的变化关系基本符合蠕变幂律公式。     

竹材蠕变应力指数的确定

对拉伸蠕变与球型压头下的压痕蠕变进行了理论分析,推导出宏观压痕试验得出的压痕蠕变应力指数与单轴拉伸试验得出的蠕变应力指数相等.在此基础上,以毛竹为研究对象,测试了其拉伸蠕变和宏观压痕蠕变,并分析了两者的蠕变行为及其联系.结果表明:竹材拉伸蠕变变形、竹材端面压痕蠕变压痕位移随时间和荷载的增加而增大,弹性段应变与应力呈线性关系;拉伸蠕变试验所测得的蠕变应力指数为1.36,在240、480、720 N的规定试验力下,竹材端面压痕蠕变试验所得的蠕变应力指数为1.47.     

一种新型角规的研制

针对普通测树角规在森林调查中存在的弊端，研究发明了一种能自动改正坡度的新型角规，详细介绍了其原理、结构设计及使用方法。经实地测试，精度达97．3％。     

基于响应曲面的豌豆压痕加载曲线硬度测定方法试验分析

为寻求基于压痕加载曲线的谷物硬度测定方法作业参数的最优组合，以自然干燥的豌豆为试验对象，进行压痕加载曲线试验方法作业参数优化分析。以锥尖粗糙度、四棱锥压头锥度和压头硬度为自变量，压痕曲线线性段起点比值（Y_1）和线性段距离比值（Y_2）为响应值，根据Box-Behnken试验设计原理，采用Design-Expert数据处理软件及三因素三水平响应面分析法，对各试验因素及其交互作用进行探究。结果表明：Y_1的回归模型显著水平P0.000 1，失拟项P0.05。Y_2的回归模型显著水平P=0.000 6，失拟项P0.05。Y_1和Y_2的回归模型极其显著，失拟不显著，拟合的二次回归方程与实际相符合；3个因素对试验性能参数Y_1和Y_2的响应顺序由大到小均为：压头锥度、锥尖粗糙度、压头硬度。     

1种提高布氏硬度测量精度的方法

针对目前布氏硬度测量中常用读数显微镜测量压痕直径的方式精度不高的问题,根据布氏硬度计算公式,使用自制带有改装测头的百分表直接测量压痕深度的方法来测量试样的布氏硬度.结果表明：该方法测得的硬度平均误差为1.98%,比用读数显微镜测压痕直径的误差减小1.32%.     

Indentation Cracking Mechanical Analysis of ZrO2 Laminated Ceramics

The formation of indentation cracking has some relationship with the transformation stress induced by martensitic transformation, besides the relationship with the residual stress by volume change in the plastic zone in ZrO_2 laminated ceramics. Whereas surface residual compressive stress controls the expansion of surface cracks. Contributions of the transformation driving force and surface compressive stress are not considered in the traditional indentation theory. Therefore, fracture toughness value measured by the traditional method is usually lower than the practical one in ZrO_2 laminated ceramics. When indentation-fracture method is used, the value is more reliable.     

单晶锗各向异性力学性能实验

通过纳米压痕实验对单晶锗(100)、(110)、(111)晶面进行各向异性力学性能的分析研究。根据纳米压痕过程中获得的载荷-位移曲线并结合Oliver-Pharr理论对材料的弹性模量和硬度进行考察。实验结果表明:单晶锗在纳米压痕过程中发生明显的塑性变形,并且(110)晶面塑性最好,(100)晶面其次,(111)晶面塑性最差;硬度与弹性模量变化趋势相一致,在压入深度较小时,材料受表面效应的影响,硬度和弹性模量发生明显波动,而且由于单晶锗各个晶面上的原子密度以及晶面间距有较大的差异,单晶锗表现出稳定的各向异性,硬度和弹性模量大小依次为:(111)晶面、(110)晶面、(100)晶面。随着压入深度增加,硬度和弹性模量逐渐趋于稳定,大小依次为:(110)晶面、(100)晶面、(111)晶面。