高腾腾，马德军，孙 亮，王立志

（装甲兵工程学院，北京 100072）

试样倾斜对陶瓷材料仪器化压入测试结果影响的有限元分析

高腾腾，马德军，孙 亮，王立志

（装甲兵工程学院，北京 100072）

针对目前常用的仪器化压入测试方法——Oliver-Pharr方法和Ma方法，通过有限元数值分析软件，分析了仪器化压入测试中试样表面不同倾斜角度对弹性模量识别结果的影响。结果表明，基于Oliver-Pharr方法和Ma方法识别的陶瓷材料弹性模量随着试样表面倾斜角度的增加而增加，当试样小角度(≤3 °)倾斜时，识别误差可控制在5%以内，影响较小；当倾斜角度等于4 °时，Oliver-Pharr方法的最大识别误差为6.88%，Ma方法的最大识别误差为6.79%，此时试样表面的倾斜对弹性模量识别的影响较大。因此，进行仪器化压入试样的表面加工时，要保证试样表面的平整度，不宜出现过大倾斜角，以满足测试精度要求。

仪器化压入；陶瓷材料；弹性模量；倾斜；有限元分析

0 引 言

近年来，仪器化压入技术以其微区测试和非破坏性测试的特点成为陶瓷材料力学性能测试领域研究的热点，通过仪器化压入过程中获得的加卸载数据，结合力学模型，可以识别多种陶瓷材料力学性能参数，其中通过该技术识别材料的弹性模量在工程中应用最为广泛。然而，由于加工水平的限制，被压试样在镶样、抛光过程中表面会出现小角度的倾斜，造成试样表面与压头的运动方向无法达到较好的垂直度，从而影响弹性模量的测试。本文通过有限元数值分析软件，针对目前常用的仪器化压入测试方法——Oliver-Pharr方法[1,2]和Ma[3-5]方法，分析了仪器化压入测试中，试样表面小角度倾斜对弹性模量测试结果的影响。……