连续球压痕法表征幂硬化金属材料拉伸性能的有限元模拟

瞿力铮¹，吴益文²，单清群³，邓小伟¹，余征跃¹

1. 上海交通大学工程力学系2. 上海海关工业品与原材料检测技术中心3. 青岛四方机车车辆股份有限公司

摘 要：应用ABAQUS软件,采用二维和三维建模方法对典型幂硬化金属材料6061铝合金的连续球压痕试验进行了模拟,得到了压痕载荷-深度曲线,并进行了压痕试验验证;基于压痕载荷-深度曲线计算得到不同方法下的拉伸性能参数,并与单轴拉伸试验结果进行对比,分析了试样厚度、相邻球压头距离等压痕试验参数对拉伸性能计算结果的影响。结果表明:采用三维建模方法得到的压痕载荷-深度曲线与球压痕试验得到的更吻合;由三维建模方法得到的表征应力、表征应变数据与拉伸试验得到的应力-应变曲线更吻合,抗拉强度和屈服强度计算值与试验值的相对误差均不超过1%,说明该方法能够准确地表征试验合金的拉伸性能;影响拉伸性能的临界试样厚度和临界相邻和压头距离均为压头半径的4倍。

关键词：连续球压痕;有限元模拟;表征应力;表征应变;