压痕试验机

试验机简介：

    本试验机为压痕试验机，广泛应用于对材料的力学行程分析。基于材料试验机原理，但硬件配置均为进口，软件功能复杂，数据分析处理功能强。相比国外进口的而言，此款试验机有价格优势。相比国内设备而言，功能强大，精度高。主要客户为工程研究所、高等院校等。若需要具体配置以及技术参数可以咨询我司。

一、压痕试验机主要技术参数

1、试验负荷： 600N；

2、测力精度等级：第三方计量0.5级，试验机可以达0.2级；

3、位移精度：第三方计量0.5级，试验机可以达0.2级；

4、位移分辨率：0.001毫米；

5、试验行程：50mm；

6、测试头要求：直径为0.7635 mm 的球形压头，所用材料为碳化钨硬质合金；

7、测试速度：1~100mm/min

8、产品尺寸：W*D*H 550*450*650mm(约)

 二、压痕试验机软件功能

1载荷-位移曲线

可以实现载荷加载-部分卸载-加载-部分卸载……的循环，试验时的起始预加载载荷设定为53.378 N (即12.(Hbs ),压头压入试样测试表面前的行进速率设定为0.508 mm/s (即0.02 in/s)左右,靠近试样测试表面时降低到0.127 mm/s (即0.005 in/s)左右,而当位移传感器接触到试样基准面时,压头行进速率进一步降低到0.00533 mm/s (即0.00021 in/s)左右,然后压头保持该速率缓慢向下运动,待到压头开始平稳接触测试表面时则进入预加载阶段。当预加载载荷达到设定值时即停止加载,选择“继续试验”后正式幵始自动球压痕试验。设置自动球压痕试验的载荷、载荷加载与卸载的循环次数以及每次卸载载荷与当前载荷值的全部后自动开始试验,加载与卸载速率由系统自动控制,在完成zui后一次加载后,试验机将把载荷完全卸除并将横梁及压头快速回升到远离试样测试表面的起始高度,单次自动球压痕试验正式结束,如下图蓝色部分是8个循环：

2真应力-应变曲线

自动球压痕试验获得的载荷-位移曲线如图所示,图中仅列出了3个加、卸载循环周期。通过添加“部分卸载”环节,有助于确定每个加载循环点的总压痕深度以及残余压痕深度。

如图，hp为残余压痕深度；ht为总压痕深度；该软件可以将每个循环的卸载曲线延长并与横坐标相交，交点为（hp，0），每个循环都对应一个hp值，记录这些hp值；通过每个循环的卸载点作垂线并与横坐标相交，交点为（ht，0），每个循环都对应一个ht值，记录这些ht值。

3屈服强度

3.1屈服强度计算

其中dt为总压痕直径；ht为总压痕深度；D为压头直径。

试验过程中每一个加载、卸载循环周期都能测量到球压头的总压入深度ht,并可根据上式将其转化为总的压痕直径dt。根据载荷-位移曲线，每个ht都对应一个载荷P,以dt/D为横坐标，P/dt2（Mpa）为纵坐标绘制换算屈服强度曲线，如下图所示：

记录当dt/D=1时的P/dt2值，该值即为A（材料压痕参数），同时，该软件也能够在同一张图里将多次试验曲线叠加，如下图所示：

上式为屈服强度计算公式。其中αy为屈服强度；βm为材料屈服系；B为屈服强度偏移参数。

在软件中自行输入相应βm和B值就可以自动计算出屈服强度αy。

3.2比较修正

因为上述βm、B值是前人经验所得，所以需要进行比较修正。要求：输入一组材料实际屈服强度数值R，以及对应的A值，即可得到以A为横坐标，以R为纵坐标的拟合曲线，通过该曲线可以得到新的βm＇、B＇,记录并报出这两个值。

4抗拉强度

εp=ln（1+ε）

上式中，εp为真应变，ε为工程应变，根据真应力-应变曲线的数据，将其横坐标改为工程应变ε，绘制真应力-工程应变曲线：

图中横坐标为工程应变,纵坐标为真应力,图中蓝色曲线即为真应力-工程应变曲线。从真应力-工程应变曲线上的工程应变值为-1.00处画一条切线(图**色直线),切点纵坐标即为真应力值,而切线与纵坐标轴相交的点即为工程极限拉伸强度值αu，记录该αu值。

同样，要求能够在同一张图里将多次试验曲线叠加。

5断裂韧度

上式中，KJC为断裂韧度；E2为材料弹性模量；s为载荷-位移曲线的斜率；D为压头直径；h*为临界下压深度。

上式中，ED为有效弹性模量；ν和νi分别表示材料和压头的泊松比; E1为压头的弹性模量; Ac为压头和试样的接触的投影面积; L为压痕试验获得的载荷-深度曲线中每次卸载曲线的卸载刚度，即卸载斜率。

根据载荷-位移曲线，将每个循环卸载时得到的ln( ht) 和ln( ED) 线性拟合就可以得到 ht和ED的关系。所以只要知道临界的 ，就可得到临界下压深度h*。

f*为临界孔洞率，根据上式则可算得临界损伤变量M*和临界弹性模量 ，从而根据拟合出来的ln( ht)和ln( ED)的线性关系式算出临界下压深度 h*，将其带入式中即可求得断裂韧度值 KJC。

要求能够将ln( ht)和ln( ED)线性拟合并绘制曲线，并且输入f*值即得到 值以及相应的h*值，并得到zui后的KJC值。

同样，要求能够在同一张图里将多次试验曲线叠加。

三、数据分析

自行输入表头并设置表格参数生成表格，可将上述记录的数据直接引用或自行输入，软件可自行计算偏差值。