用于延性材料力学性能测定的圆柱平面-小冲杆试验新方法与应用

摘要

针对均匀、各向同性、幂律硬化的金属材料圆片试样，以圆柱平面小冲杆对试样圆面中心法向施加压载荷，提出了基于能量密度等效的、用于描述试样几何尺寸、材料本构关系参数、载荷和位移之间关系的圆柱平面-小冲杆试验(FlatSmall Punch Test, F-SPT)弹塑性模型，并提出了获取材料应力-应变曲线和力学性能指标的F-SPT新方法。通过有限元分析对不同弹性模量、屈服强度和硬化指数组合的48种预设材料进行了新方法的数值验证，及对10种金属材料完成F-SPT，结果表明，由新方法获得的应力-应变曲线与有限元分析预设曲线和传统单轴拉伸试验结果吻合良好，此外，由新试验方法获得的弹性模量、屈服强度和抗拉强度与单轴拉伸试验结果误差大部分低于7%。

关键词