材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法
2023-08-12 20:33:51
材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法
【專利摘要】本發明公開了一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，通過對力學性能參數分析和選取載荷-深度曲線，建立總置信區間作為被測材料的參考依據，當被測材料的載荷-深度曲線落入總置信區間中，則不再需要重複測試，就可以根據該載荷-深度曲線計算力學性能參數。減少測試重複率，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
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料力學性能分析領域，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】
[0002]現有材料試驗獲取材料特性的方法是採用壓痕法，又稱深度傳感壓痕技術，或深度敏感壓痕技術。主要有球壓痕、三稜錐壓痕、四稜錐壓痕和平底壓痕幾種。傳統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性能參數，實驗周期長，耗資較大。而利用深度傳感壓痕技術的材料試驗機，在得到材料的載荷-深度曲線後，結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性能參數，且實驗技術簡單易行、成本低廉、可信度高，在同一試件上又可以多次實驗，能彌補傳統實驗方法的不足而又不具破壞性等優點，壓痕實驗技術正逐步成為工業界和科研領域對材料性能表徵的標準方法和研究手段。
[0003]如中國發明專利號:2004100782452的公開技術表明，現有的材料試驗機的工作方式，無論是採用串聯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，測前並不考慮測試樣品的材料基本特性和所屬分類，測試時需要多次重複進行加載-卸載過程得到多條曲線後，通過比較篩選或者是數學分析取得最優曲線，再利用公式計算得到材料特性參數值。該過程對任意材料都需要重複進行加載-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來修正，IS014577明確指出，只有當壓痕深度大於6μπι時，才可以把壓針看成理想狀態。介於上述情況，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。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決現有技術問題，設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。不僅保證材料測試正確性，又有效減少壓針的使用次數，並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]本發明的技術方案是: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定標準製作標樣材料，將該標樣材料置於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，並從曲線中的得到力學性能參數的參考值；
[0008](3)、根據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-深度曲線構成置信區間，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、一條大於參考值2.5%~7.5%的載荷-深度曲線；c、一條小於參考值
2.5%~7.5%的載荷-深度曲線；
[0009](4)、將根據不同參考值，通過步驟(3)的方式得到的置信區間做取交集處理，得到總置信區間；
[0010](5)、將測試材料置於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間的關係:當載荷-深度曲線落在總置信區間中，則繼續加載完成測試；當載荷-深度曲線超出總置信區間，則停止加載，進入卸載狀態，回到步驟(5)。
[0012]作為一種優選，步驟(2)中的力學性能參數是屈服強度或抗拉強度。
[0013]作為一種優選，步驟(3)中的參考值是平均值或方差。
[0014]採用上述方案，本發明與現有技術相比具有的優越性體現在:根據國家規定的標準，採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，取出參考值，並找到參考值下的3條載荷-深度曲線建立置信區間，將不同參考值下的置信區間取交集得到總置信區間，只要當後續被測材料與某一標樣材料屬於同一類，則可以使用該總置信區間作為被測材料的參考依據，當被測材料的載荷-深度曲線落入總置信區間中，則不再需要重複測試，就可以根據該載荷-深度曲線計算力學性能參數。減少測試重複率，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性能參數作為置信區間的建立依據，作為一種優選，力學性能參數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
【權利要求】
1.一種材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特徵在於，包含以下步驟: (1)、按照不同材料的國家規定標準製作標樣材料，將該標樣材料置於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，並從曲線中的得到力學性能參數的參考值； (3)、根據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-深度曲線構成置信區間，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、一條大於參考值2.5%~7.5%的載荷-深度曲線；c、一條小於參考值2.5%~7.5%的載荷-深度曲線； (4)、將根據不同參考值，通過步驟(3)的方式得到的置信區間做取交集處理，得到總置信區間； (5)、將測試材料置於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間的關係:當載荷-深度曲線落在總置信區間中，則繼續加載完成測試；當載荷-深度曲線超出總置信區間，則停止加載，進入卸載狀態。
2.根據權利要求1所述的材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特徵在於:所述的步驟(2)中的力學性能參數是屈服強度或抗拉強度。
3.根據權利要求1所述的材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特徵在於:所述的步驟(3)中的參考值是平均值或方差。
4.根據權利要求2所述的材料試驗機的自糾正快速壓痕測試法，其特徵在於:所述的力學性能參數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 優先權日:2013年12月18日
【發明者】欽峰, 謝國利, 鄭玉卿, 楊洪亮, 施沈科 申請人:湖州市特種設備檢測中心