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試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介：

本試驗(yàn)機(jī)為壓痕試驗(yàn)機(jī)，光伏應(yīng)用于對(duì)材料的力學(xué)行程分析。基于材料試驗(yàn)機(jī)原理，但硬件配置均為進(jìn)口，軟件功能復(fù)雜，數(shù)據(jù)分析處理功能強(qiáng)。相比國(guó)外進(jìn)口的而言，此款試驗(yàn)機(jī)有價(jià)格。相比設(shè)備而言，功能強(qiáng)大，精度高。主要客戶為工程研究所、高等院校等。若需要具體配置以及技術(shù)參數(shù)可以咨詢我司。

一、壓痕試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1、大試驗(yàn)負(fù)荷： 600N；

2、測(cè)力精度等級(jí)：第三方計(jì)量0.5級(jí)，試驗(yàn)機(jī)可以達(dá)0.2級(jí)；

3、位移精度：第三方計(jì)量0.5級(jí)，試驗(yàn)機(jī)可以達(dá)0.2級(jí)；

4、位移分辨率：0.001毫米；

5、試驗(yàn)大行程：50mm；

6、測(cè)試頭要求：直徑為0.7635 mm 的球形壓頭，所用材料為碳化鎢硬質(zhì)合金；

7、測(cè)試速度：1~100mm/min

8、產(chǎn)品尺寸：W*D*H 550*450*650mm(約)

二、壓痕試驗(yàn)機(jī)軟件功能

1載荷-位移曲線

可以實(shí)現(xiàn)載荷加載-部分卸載-加載-部分卸載……的循環(huán)，試驗(yàn)時(shí)的起始預(yù)加載載荷設(shè)定為53.378 N (即12.(Hbs ),壓頭壓入試樣測(cè)試表面前的行進(jìn)速率設(shè)定為0.508 mm/s (即0.02 in/s)左右,靠近試樣測(cè)試表面時(shí)降低到0.127 mm/s (即0.005 in/s)左右,而當(dāng)位移傳感器接觸到試樣基準(zhǔn)面時(shí),壓頭行進(jìn)速率進(jìn)一步降低到0.00533 mm/s (即0.00021 in/s)左右,然后壓頭保持該速率緩慢向下運(yùn)動(dòng),待到壓頭開始平穩(wěn)接觸測(cè)試表面時(shí)則進(jìn)入預(yù)加載階段。當(dāng)預(yù)加載載荷達(dá)到設(shè)定值時(shí)即停止加載,選擇“繼續(xù)試驗(yàn)”后正式幵始自動(dòng)球壓痕試驗(yàn)。設(shè)置自動(dòng)球壓痕試驗(yàn)的大載荷、載荷加載與卸載的循環(huán)次數(shù)以及每次卸載載荷與當(dāng)前載荷值的百分百后自動(dòng)開始試驗(yàn),加載與卸載速率由系統(tǒng)自動(dòng)控制,在完成后一次加載后,試驗(yàn)機(jī)將把載荷完全卸除并將橫梁及壓頭快速回升到遠(yuǎn)離試樣測(cè)試表面的起始高度,單次自動(dòng)球壓痕試驗(yàn)正式結(jié)束,如下圖藍(lán)色部分是8個(gè)循環(huán)：

2真應(yīng)力-應(yīng)變曲線

自動(dòng)球壓痕試驗(yàn)獲得的載荷-位移曲線如圖所示,圖中僅列出了3個(gè)加、卸載循環(huán)周期。通過添加“部分卸載”環(huán)節(jié),有助于確定每個(gè)加載循環(huán)點(diǎn)的總壓痕深度以及殘余壓痕深度。

如圖，hp為殘余壓痕深度；ht為總壓痕深度；該軟件可以將每個(gè)循環(huán)的卸載曲線延長(zhǎng)并與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)為（hp，0），每個(gè)循環(huán)都對(duì)應(yīng)一個(gè)hp值，記錄這些hp值；通過每個(gè)循環(huán)的卸載點(diǎn)作垂線并與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)為（ht，0），每個(gè)循環(huán)都對(duì)應(yīng)一個(gè)ht值，記錄這些ht值。

3屈服強(qiáng)度

3.1屈服強(qiáng)度計(jì)算

其中dt為總壓痕直徑；ht為總壓痕深度；D為壓頭直徑。

試驗(yàn)過程中每一個(gè)加載、卸載循環(huán)周期都能測(cè)量到球壓頭的總壓入深度ht,并可根據(jù)上式將其轉(zhuǎn)化為總的壓痕直徑dt。根據(jù)載荷-位移曲線，每個(gè)ht都對(duì)應(yīng)一個(gè)載荷P,以dt/D為橫坐標(biāo)，P/dt²（Mpa）為縱坐標(biāo)繪制換算屈服強(qiáng)度曲線，如下圖所示：

記錄當(dāng)dt/D=1時(shí)的P/dt²值，該值即為A（材料壓痕參數(shù)），同時(shí)，該軟件也能夠在同一張圖里將多次試驗(yàn)曲線疊加，如下圖所示：

上式為屈服強(qiáng)度計(jì)算公式。其中α_y為屈服強(qiáng)度；β_m為材料屈服系；B為屈服強(qiáng)度偏移參數(shù)。

在軟件中自行輸入相應(yīng)β_m和B值就可以自動(dòng)計(jì)算出屈服強(qiáng)度α_y。

3.2比較修正

因?yàn)樯鲜靓?sub>m、B值是前人經(jīng)驗(yàn)所得，所以需要進(jìn)行比較修正。要求：輸入一組材料實(shí)際屈服強(qiáng)度數(shù)值R，以及對(duì)應(yīng)的A值，即可得到以A為橫坐標(biāo)，以R為縱坐標(biāo)的擬合曲線，通過該曲線可以得到新的β_m＇、B＇,記錄并報(bào)出這兩個(gè)值。

4抗拉強(qiáng)度

ε_p=ln（1+ε）

上式中，ε_p為真應(yīng)變，ε為工程應(yīng)變，根據(jù)真應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)據(jù)，將其橫坐標(biāo)改為工程應(yīng)變?chǔ)牛L制真應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線：

圖中橫坐標(biāo)為工程應(yīng)變,縱坐標(biāo)為真應(yīng)力,圖中藍(lán)色曲線即為真應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線。從真應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線上的工程應(yīng)變值為-1.00處畫一條切線(圖中綠色直線),切點(diǎn)縱坐標(biāo)即為真應(yīng)力值,而切線與縱坐標(biāo)軸相交的點(diǎn)即為工程限拉伸強(qiáng)度值α_u，記錄該α_u值。

同樣，要求能夠在同一張圖里將多次試驗(yàn)曲線疊加。

5斷裂韌度

上式中，K_JC為斷裂韌度；E₂為材料彈性模量；s為載荷-位移曲線的斜率；D為壓頭直徑；h*為臨界下壓深度。

上式中，E_D為有效彈性模量；ν和ν_i分別表示材料和壓頭的泊松比; E₁為壓頭的彈性模量; Ac為壓頭和試樣的接觸的投影面積; L為壓痕試驗(yàn)獲得的載荷-深度曲線中每次卸載曲線的卸載剛度，即卸載斜率。

根據(jù)載荷-位移曲線，將每個(gè)循環(huán)卸載時(shí)得到的ln( h_t) 和ln( E_D) 線性擬合就可以得到 h_t和E_D的關(guān)系。所以只要知道臨界的，就可得到臨界下壓深度h*。

f*為臨界孔洞率，根據(jù)上式則可算得臨界損傷變量M*和臨界彈性模量，從而根據(jù)擬合出來的ln( h_t)和ln( E_D)的線性關(guān)系式算出臨界下壓深度 h*，將其帶入式中即可求得斷裂韌度值 K_JC。

要求能夠?qū)n( h_t)和ln( E_D)線性擬合并繪制曲線，并且輸入f*值即得到值以及相應(yīng)的h*值，并得到后的K_JC值。

同樣，要求能夠在同一張圖里將多次試驗(yàn)曲線疊加。

三、數(shù)據(jù)分析

自行輸入表頭并設(shè)置表格參數(shù)生成表格，可將上述記錄的數(shù)據(jù)直接引用或自行輸入，軟件可自行計(jì)算偏差值。