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弹塑性材料压痕性检测的发展历程

　　压痕试验是在硬度试验基础上迅速发展起来的一种测量材料力学特性参数的方法，相对于传统的室内力学试验，如单压试验、单拉试验、三轴压缩试验，压痕试验过程短，操作简单方便，对材料试样制备要求低，因此，压痕试验在很多材料如金属、陶瓷、高聚物等材料上得到了广泛应用，应用尺度也已经从毫米级逐步发展到微米级（微痕试验）乃至纳米级（纳痕试验）。压痕试验也被应用到一些地质材料如岩石的弹塑性参数的确定。压痕试验的原理很简单，在试验过程中，压头被逐渐压入到试样中，通过记录不同时刻的试验力（荷载）和压痕深度（位移）之间的关系，可以推求一系列试样材料的力学特性，如硬度、弹性模量、屈服极限、弹性变形功以及和蠕变、松弛、损伤等有关的力学参数。仪器化的压痕试验可采用平底圆柱形、金字塔形、圆锥形、球形等不同形状的压头，对于不同类型的压头，试验得到的荷载和压痕深度之间的关系也不尽相同。
从理论上推导如何利用压痕试验方法得到材料的宏观力学参数，大多数的理论研究基于弹性力学问题求解，在理论研究的基础上，研究压痕试验在各种传统材料和新材料上的应用，对试验方法进行改进，研究试验过程材料的变形破坏规律。利用近些年来发展起来的数值计算方法，如有限元方法、边界元方法等对压痕试验过程进行模拟，验证理论推导的结果，并与试验结果进行对比，通过反分析的方法确定材料的力学参数。目前，大多数对于平压头压痕试验的理论研究建立在弹性力学问题的基础上，而对于一些比较复杂的问题如塑性力学、流变力学、损伤力学的问题求解，则大多无法给出解析的解答，通常利用一些数值计算方法进行分析。
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