材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，通過對力學(xué)性能參數(shù)分析和選取載荷-深度曲線，建立總置信區(qū)間作為被測材料的參考依據(jù)，當被測材料的載荷-深度曲線落入總置信區(qū)間中，則不再需要重復(fù)測試，就可以根據(jù)該載荷-深度曲線計算力學(xué)性能參數(shù)。減少測試重復(fù)率，減少壓頭使用頻率，對壓頭起到很好的延壽效果，以及在設(shè)備檢查和故障判斷方面，均起到了非顯而易見的積極作用。
【專利說明】材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能分析領(lǐng)域，尤其涉及一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有材料試驗獲取材料特性的方法是采用壓痕法，又稱深度傳感壓痕技術(shù)，或深度敏感壓痕技術(shù)。主要有球壓痕、三棱錐壓痕、四棱錐壓痕和平底壓痕幾種。傳統(tǒng)的材料宏觀試驗方法，需要實施多組不同類型的試驗，才能獲得材料的各項力學(xué)性能參數(shù)，實驗周期長，耗資較大。而利用深度傳感壓痕技術(shù)的材料試驗機，在得到材料的載荷-深度曲線后，結(jié)合理論分析算法可確定材料的彈性模量、屈服強度、抗拉強度和斷裂強度等各項力學(xué)性能參數(shù)，且實驗技術(shù)簡單易行、成本低廉、可信度高，在同一試件上又可以多次實驗，能彌補傳統(tǒng)實驗方法的不足而又不具破壞性等優(yōu)點，壓痕實驗技術(shù)正逐步成為工業(yè)界和科研領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅鼙碚鞯臉藴史椒ê脱芯渴侄巍?br> [0003]如中國發(fā)明專利號:2004100782452的公開技術(shù)表明，現(xiàn)有的材料試驗機的工作方式，無論是采用串聯(lián)載荷傳感器和位移傳感器測得載荷-深度曲線，還是進步一些的非接觸的方式測量位移法，都是對材料做單一性測試，測前并不考慮測試樣品的材料基本特性和所屬分類，測試時需要多次重復(fù)進行加載-卸載過程得到多條曲線后，通過比較篩選或者是數(shù)學(xué)分析取得最優(yōu)曲線，再利用公式計算得到材料特性參數(shù)值。該過程對任意材料都需要重復(fù)進行加載-卸載過程，對精密壓針的使用磨損加大，使得使用時需要建立面積函數(shù)來修正，IS014577明確指出，只有當壓痕深度大于6μπι時，才可以把壓針看成理想狀態(tài)。介于上述情況，壓頭的更換頻率變高，以單個壓頭的更換費用在2萬元左右計，使用成本巨大的問題急待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，設(shè)計一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法。該方法，通過在測試時區(qū)別出壓針在加載到卸載過程中的載荷-深度曲線的錯誤性偏差，從而自動糾正不正確的加載過程，減少壓痕實驗次數(shù)。不僅保證材料測試正確性，又有效減少壓針的使用次數(shù)，并減少錯誤加載時的壓針受力，解決壓頭更換頻率高，成本巨大這一問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，含以下步驟:
[0006](I)、按照不同材料的國家規(guī)定標準制作標樣材料，將該標樣材料置于材料試驗機的測試臺上，開動材料試驗機對試樣進行固定載荷下的加載；
[0007](2)、通過傳感器獲得多次壓針壓入和拔出過程中的載荷-深度曲線，并從曲線中的得到力學(xué)性能參數(shù)的參考值；
[0008](3)、根據(jù)確定的參考值從步驟(2)中獲得的多條載荷-深度曲線中選取三條載荷-深度曲線構(gòu)成置信區(qū)間，所述的三條載荷-深度曲線分別為:a、一條最接近參考值的載荷-深度曲線；b、一條大于參考值2.5%~7.5%的載荷-深度曲線；c、一條小于參考值
2.5%~7.5%的載荷-深度曲線；
[0009](4)、將根據(jù)不同參考值，通過步驟(3)的方式得到的置信區(qū)間做取交集處理，得到總置信區(qū)間；
[0010](5)、將測試材料置于材料試驗機的測試臺上，開動材料試驗機對試樣進行與步驟
(I)相同的固定載荷下的加載；
[0011](6)、通過傳感器觀察壓針壓入過程中的載荷-深度曲線，判斷該曲線與總置信區(qū)間的關(guān)系:當載荷-深度曲線落在總置信區(qū)間中，則繼續(xù)加載完成測試；當載荷-深度曲線超出總置信區(qū)間，則停止加載，進入卸載狀態(tài)，回到步驟(5)。
[0012]作為一種優(yōu)選，步驟(2)中的力學(xué)性能參數(shù)是屈服強度或抗拉強度。
[0013]作為一種優(yōu)選，步驟(3)中的參考值是平均值或方差。
[0014]采用上述方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)越性體現(xiàn)在:根據(jù)國家規(guī)定的標準，采用標樣材料在材料試驗機上進行壓痕實驗，通過對測的特性參數(shù)，取出參考值，并找到參考值下的3條載荷-深度曲線建立置信區(qū)間，將不同參考值下的置信區(qū)間取交集得到總置信區(qū)間，只要當后續(xù)被測材料與某一標樣材料屬于同一類，則可以使用該總置信區(qū)間作為被測材料的參考依據(jù)，當被測材料的載荷-深度曲線落入總置信區(qū)間中，則不再需要重復(fù)測試，就可以根據(jù)該載荷-深度曲線計算力學(xué)性能參數(shù)。減少測試重復(fù)率，減少壓頭使用頻率，對壓頭起到很好的延壽效果。
[0015]為了得到更好的力學(xué)性能參數(shù)作為置信區(qū)間的建立依據(jù)，作為一種優(yōu)選，力學(xué)性能參數(shù)通過如下計算步驟得到；
[0016](I)、計算加載段的積分值:Wt ;卸載段的積分值:We
【權(quán)利要求】
1.一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特征在于，包含以下步驟: (1)、按照不同材料的國家規(guī)定標準制作標樣材料，將該標樣材料置于材料試驗機的測試臺上,開動材料試驗機對試樣進行固定載荷下的加載； (2)、通過傳感器獲得多次壓針壓入和拔出過程中的載荷-深度曲線，并從曲線中的得到力學(xué)性能參數(shù)的參考值； (3)、根據(jù)確定的參考值從步驟(2)中獲得的多條載荷-深度曲線中選取三條載荷-深度曲線構(gòu)成置信區(qū)間，所述的三條載荷-深度曲線分別為:a、一條最接近參考值的載荷-深度曲線；b、一條大于參考值2.5%~7.5%的載荷-深度曲線；c、一條小于參考值2.5%~7.5%的載荷-深度曲線； (4)、將根據(jù)不同參考值，通過步驟(3)的方式得到的置信區(qū)間做取交集處理，得到總置信區(qū)間； (5)、將測試材料置于材料試驗機的測試臺上，開動材料試驗機對試樣進行與步驟(1)相同的固定載荷下的加載； (6)、通過傳感器觀察壓針壓入過程中的載荷-深度曲線，判斷該曲線與總置信區(qū)間的關(guān)系:當載荷-深度曲線落在總置信區(qū)間中，則繼續(xù)加載完成測試；當載荷-深度曲線超出總置信區(qū)間，則停止加載，進入卸載狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特征在于:所述的步驟(2)中的力學(xué)性能參數(shù)是屈服強度或抗拉強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特征在于:所述的步驟(3)中的參考值是平均值或方差。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特征在于:所述的力學(xué)性能參數(shù)通過如下計算步驟得到； (1)、計算加載段的積分值=Wt;卸載段的積分值:We

【文檔編號】G01N3/42GK103616305SQ201310700996
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】欽峰, 謝國利, 鄭玉卿, 楊洪亮, 施沈科 申請人:湖州市特種設(shè)備檢測中心