用户登录

我们谈过的

你在这里

首页»博客»aneeshkg的博客

Abaqus -球压痕-高应力值

周六，2010-04-10 14:02 -aneeshkg
研究
缩进
有限元分析
高应力

亲爱的所有,

我已经建立了一个循环球压痕问题
有限元分析。将球面建模为轴对称刚性曲面
板是轴对称可变形的。重要的数据被输入
通过低周疲劳试验得到了平板
采用半周联合硬化模型。

除此之外，加载是位移控制和球体
是主表面，而板是从表面。另一个
使用的参数有:面与面接触，滑动小，“硬”
接触摩擦系数为0.2。

网格划分是按照各种发表论文的方法进行的。

的
问题:我得到应力值(在垂直方向:S22)为
非常高。我得到的数值高达1600兆帕
压头时，材料的UTS仅为540 MPa。
这是什么原因呢?

如果你能尽快回复我，那就太好了。

谢谢你！

--
Aneesh Bangia

»

评论

迈克·西亚瓦雷拉的照片

提交的迈克Ciavarella日，2010-04-11 11:03。

亲爱的Aneesh

我发现我的学生也有这个问题。

他们认为FE商业软件可以解决地球上的一切问题，他们从最后的复杂问题开始。

我很惊讶你没有使用温度依赖性的塑性模量等。

直奔主题。让我看看在简化情况下会得到什么:

1)循环压痕但有弹性，与赫兹解析解比较

2)循环加载你的材料，但在一个简单的梁-并与解析解比较

3)为2，但力集中在半空间——并与解析解进行比较

4)消除摩擦，增加摩擦

5)增加负荷步长，减少负荷步长

6)先试试ABAQUS的演示

我能想到另外50个实验。但是先试试下面5个。

希望这能有所帮助

米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
《意大利科学辩论》编辑，www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso

»

提交的乍得兰迪斯星期一，2010-04-12 10:27

亲爱的Aneesh,

您所看到的高应力实际上可能是正确的，因为在压头下产生了大的静流体应力，这可能导致轴向应力大约是材料屈服强度的3倍。

乍得

»
迈克·西亚瓦雷拉的照片

提交的迈克Ciavarella星期一，2010-04-12 13:31。

查德说得对，布氏硬度测试就是基于这个方程。

检查http://en.wikipedia.org/wiki/Brinell_scale。BHN可以转换为极限抗拉强度
(UTS)，虽然关系取决于材料，和
因此是经验性的。这段关系建立在梅耶的基础上
索引(n)从梅尔定律．如果Meyer指数小于2.2，则UTS与BHN的比值为0.36。如果迈耶指数较大，则比值增大。［1］

由于流体静力应力很大程度上取决于泊松比，试着改变它。

但是你不应该悲伤，因为海因里希·赫兹自己创造了
你犯了这个错误，因为他假设塑料流动会开始
在他关于这一主题的第三篇论文中，他第一次提出从表面上的局部压力来定义硬度。

接触力学

海因里希·赫兹纪念馆卡尔斯鲁厄理工学院

主要文章:接触力学

在1881-1882年，赫兹发表了两篇文章，这两篇文章后来被称为接触力学．赫兹因其在电动力学领域的贡献而闻名。见下文）;
然而，大多数研究接触基本性质的论文
引用他的两篇论文作为一些重要观点的来源。Joseph Valentin Boussinesq
发表了一些关于赫兹工作的重要观察，
尽管如此，在接触力学上建立这项工作是有意义的
巨大的重要性。他的工作基本上总结了两个轴对称
他得出结论，接触的物体在载荷作用下会表现良好
结果基于经典的弹性和连续统理论
力学。他的理论最重大的失败是忽视
两种固体之间的任何性质的粘合，这被证明是
重要的是组成固体的材料开始变得很高
弹性。在那个时代，忽视粘合是很自然的
没有实验方法来测试它。

为了发展他的理论，赫兹使用了他对椭圆的观察牛顿环
在透镜上放置一个玻璃球作为假设的基础而形成的
球体施加的压力遵循椭圆
分布。他又一次使用了牛顿环的结构
用位移计算实验验证了他的理论
也就是球体进入透镜的部分。K. L.约翰逊，K.肯德尔和A. D。
罗伯茨(JKR)使用这一理论作为计算的基础
理论位移或压痕深度在现场
在他们的标志性文章“表面能和接触
“弹性固体”于1971年发表在《皇家学报》上
社会(A324, 1558, 301-313)。赫兹的理论是从他们的
假设材料的附着力为零时的公式。
与这个理论相似，只是假设不同，B. V.德捷金，
V. M.穆勒和Y. P.托波洛夫在1975年发表了另一种理论
在研究界被称为DMT理论
还恢复了零假设下的赫兹公式
附着力。这个DMT理论被证明是相当不成熟和必要的
在它被接受为另一种材料之前经过了几次修订
除了JKR理论之外的接触理论。DMT和JKR都有
理论形成了接触力学的基础，所有的过渡都建立在接触力学的基础上
本文建立了接触模型，并将其应用于材料参数预测
纳米压痕和原子力显微镜。赫兹的研究来自
在他完成电磁学的伟大工作之前，
他自己以他特有的冷静认为是什么
平凡，已经归结到纳米技术时代。

你也可以访问维基百科

接触力学
来自维基百科，自由的百科全书

跳转到:导航，搜索

连续介质力学

BernoullisLawDerivationDiagram.svg

［显示］法律

质量守恒
动量守恒
能量守恒
熵不等式

［显示］固体力学

固体·压力·变形·有限应变理论·无穷小应变理论·弹性·线性弹性·可塑性·粘弹性·胡克定律·流变学

［显示］流体力学

液体·流体静力学
流体动力学·粘度·牛顿流体
非牛顿流体
表面张力

［显示］科学家们

牛顿·斯托克斯·纳维·柯西·胡克·伯努利

这个盒子:视图•说话•编辑

同时加载法线和线的接触区域的应力
切向力。利用光弹性使应力可见。

接触力学是学习的问题吗变形的固体它们在一个或多个点上相互接触［1］［2］．这门学科的物理和数学公式是建立在材料力学而且连续介质力学重点是计算弹性，粘弹性,塑料身体在静态或动态接触。接触力学是力学领域的基础工程；它为技术系统的安全和节能设计提供了必要的信息。

接触力学的原始工作可以追溯到1882发表论文《论弹性固体的接触》(“Ueber die Berührung溃烂elastischer Körper”)海因里希。赫兹．赫兹试图理解光学性质是如何多重叠加的镜头可能会随着力
把它们连在一起。这一领域的成果已得到推广
对于工程的各个分支，但都是最基本的研究摩擦学而且压痕硬度．
赫兹接触应力是指产生的局部应力
当两个曲面接触并在下轻微变形时
施加载荷。这个变形量取决于弹性模量
接触的物质。它给出了一个函数形式的接触应力
法向接触力，两个物体的曲率半径和
两个物体的弹性模量。在齿轮和轴承
操作时，这些接触应力在性质上和时间上是循环的
导致亚表面疲劳裂纹。赫兹接触应力形成
轴承承载能力方程的基础，
齿轮，以及任何其他两个表面接触的物体。

接触力学原理可应用于机车轮轨接触、耦合设备,制动系统中,轮胎，轴承，内燃机、机械联系，垫片海豹,金属加工、金属成型、超声波焊接，电触点等等。目前该领域面临的挑战可能包括应力分析对接触和耦合构件的影响润滑和材料设计在摩擦而且穿．接触力学的应用进一步扩展到微- - -的纳米领域。

的控制方程描述了空间中单个物体的运动连续介质力学．
接触力学中采用的方法是限制物体的运动
空间中的两个或两个以上的物体。这些单方面的
约束保证了物体在碰撞后不会相互穿透
接触。一旦确定了接触问题的一般方程
向上，不同的解方案可以用来模拟的行为
接触的物体和计算位移和应力场。一个
通常区分有摩擦和无摩擦的接触。

内容
［隐藏］

米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
《意大利科学辩论》编辑，www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso

»

提交的aneeshkg星期一，2010-04-12 16:40。

这真是一种解脱，真的。

非常感谢迈克和查德!

然而，我不能将BHN与UTS联系起来，因为材料参数必须根据经验获得。

为了验证我从模拟得到的结果，我比较了我的力vs位移曲线与实验得到的与通过模拟得到的曲线。

仿真得到的力值是压痕实验得到的力值的1.5倍左右。(2080 N与1400 N相比)

这是一个基准，我需要确认我所做的是正确的。

另外，这里必须指出的是，这些实验是以前某个学生做的，我只是使用他的实验结果。

»
迈克·西亚瓦雷拉的照片

提交的迈克Ciavarella星期一，2010-04-12 16:54。

Annesh

坦白地说，现在我又不明白了!为什么你相信你的LCF数据是绝对好的，就像上帝一样?事实上，恰恰相反，你越远离你在FEM测试中模拟的条件，你就越明显地不正确拟合!

把难与UTS联系起来，你说你不能做是什么意思?

这里，全是经验拟合。一旦你决定了什么是最合适的，剩下的就不是精确的，而是近似的。

理想情况下，最容易适应的是测试本身!换句话说，你生成了一个塑料材料来进行压痕测试。当然，当你使用回LCF疲劳数据时，你又丢失了....；）

所以请重新表述。正如我告诉你的，将缩进定律与迈耶的“定律”联系起来——“定律”这个术语通常被工程师误用，就好像它是物理定律一样。事实上，因为它是相当普遍的，你可以把几乎任何东西都适用于它——这可能是说这真的不是一个定律，或者这是幂律的常见错误，不幸的是，这些拟合方程被认为是“定律”!

也许你的任务安排得不太好。另外，我不明白你是否想用LCF数据做循环缩进适合测试。这让我想起了我在滚动接触疲劳(Rolling Contact Fatigue)方面的工作，多年来，接触应力一直试图与LCF塑性“定律”有关，但没有取得多大成功——请阅读我的这两篇论文:

重新检查滚动接触疲劳
克莱顿和苏进行了实验，并对表面耐久性提出了建议
计算
穿，第256卷，3-4期，2月
2004，329 - 334页
L. Afferrante;Ciavarella， G.德米里奥

关于Merwin的正向流量测量
滚动接触
穿，第256卷，3-4期，
2004年2月，321 - 328页
A. R. S.庞特，L。
Afferrante, M。Ciavarella

请再读一遍维基百科。

梅尔定律
来自维基百科，自由的百科全书

跳转到:导航，
搜索

梅尔定律是一个经验
大小之间的关系硬度试验缩进
以及留下压痕所需的载荷。［1］

内容
［隐藏］

//
［编辑］方程

它的形式是:

P \ = \ kd ^ n

在哪里

  • P =压力，单位为兆帕斯卡
  • K =材料的性质
  • n =迈耶指数，材料的一种性质
  • D =弦径(压痕直径)

N通常在2之间应变硬化材料，2.5，
为完全退火材料。它大致与
方程中的应变硬化系数为真应力为真
应变曲线加2。［1］
但请注意，以下约为d = 0.5 mm (0.020 in)的值
可以超过3。正因为如此，梅耶定律经常被限制在
d大于0.5 mm，直到压头直径。［2］

变量k和n也取决于缩进器的大小。
尽管如此，人们发现这些值可以通过使用联系起来
方程:［3.］

P = k_1d_1 ^ {n_1} = k_2d_2 ^{甲烷}= k_3d_3 ^ {n_3} = < br / >…

迈耶定律通常用于基于事实的硬度值
如果重量减半，压头直径为
驻扎。例如，3000kg的测试负载的硬度值
一个10毫米的压头是相同的测试负载750公斤和一个5毫米
硬度计压头直径。这种关系并不完美，但它误差百分比相对较小。［4］

Onitsch提出了这个方程的修正形式:［5］

= P \ \ 1.854 kd ^ {2}

［编辑］另请参阅

［编辑］参考文献
［编辑］笔记

  1. ＾一个
    b
    硬度测试，http://www.key-to-steel.com/IT/fr/Articles/Art140.htm，检索日期:2008-10-07．
  2. ＾
    塔博尔，第12-14页。
  3. ＾
    塔博尔，第8页。
  4. ＾
    Tabor，第10-11页。
  5. ＾蓝色,
    p . j .;布莱恩·罗恩;美国测试与材料学会
    国际金相学会金相学E-4委员会
    (1986),微压痕技术
    材料科学与工程    ， ASTM国际，第93页，国际标准图书编号0803104413，http://books.google.com/books?id=dzX7hkibzzUC    ．

［编辑］参考书目

米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
《意大利科学辩论》编辑，www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso

»

提交的aneeshkg星期一，2010-04-12 18:38。

嗨,迈克,

再次感谢你的指引。

我发现梅耶指数低于2.2;我的UTS是560.5
MPa和BHN为1569.3(单位:MPa)。Uts / bhn = 0.357

(接近0.36，如维基所写)

那么，这是否证实了压头下观察到的高应力?

我现在想阐明一下我的项目是关于什么以及我已经做了什么。

我必须把LCF的塑性耗散能和
环缩进。因为实验部分已经完成了
由另一个学生表演，我在做模拟部分。我
已经对LCF进行了模拟并获得了良好的结果
(滞回曲线、塑性耗散能量曲线等)

但是，在缩进的情况下，我一直面临着问题。一旦我
确保我得到的应力值是正确的
其他的东西，比如力与位移曲线
压痕实验曲线在一定程度上(误差很小)，我可以
继续计算两者的塑性耗散能
流程。

与此同时，我正在阅读您建议的论文。

谢谢和问候，

Aneesh

»
迈克·西亚瓦雷拉的照片

提交的迈克Ciavarella周二，2010-04-13 19:06。

建模的循环球压痕试验为小
使用有限…


山本T，栗下H，松井H -核学报
材料，1999 -爱思唯尔
.．.图6显示了一个典型的
荷载-位移曲线循环缩进测验
进行
对加工后的试样进行有限元模拟。
实验结果
显示出比任何模拟结果更大的弹性变形。.．.

铝的循环压痕


杨峰，彭良，冈崎K -材料科学学报，
2007 -施普林格
.．.图1结构示意图循环
缩进测验Al 123.．.3页。结果和
讨论
压痕疲劳曲线循环缩进测验，
施加循环压痕载荷
压头，这导致压头移动到表面
标本。.．.

调查
通过循环球压痕试验研究材料的疲劳行为

RV Prakash, P Bhokardole, CS Shin -
ASTM国际杂志，2008 - astm.org
.．.的
这项工作的目的是检验材料的疲劳行为
通过现场测试
技术,即,循环缩进测验方法。.．.
这个记录对应于a循环缩进
测验在- 50 N到- 500 N的力下进行
频率为0.25 Hz。.．.

压痕疲劳的数值研究
多晶铜
BX
徐泽峰，岳泽峰，陈晓峰-脱线杰。Res, 2009 - mrs.org
.．.
环在压痕载荷-深度曲线，取决于掺杂剂
层次和深度
indentation.13这项研究可能会对提取敏感的
重要的信息
作为敏感缺陷-溶质相互作用的应用循环
缩进测验，分别是.．.

Articoli
correlati-ACNP图书馆-Tutte
e4le版本

一下
氮化镓薄膜的压痕诱导形变微结构
钱振昌，简绍荣，王志强，庄建勇，
物理学报D:…，2007 - iop.org
.．.
前一次加载，即完成第一个循环。然后它被重新加载到一个
更大的选择
在第二个循环中加载和卸载90%。图1说明了
典型的循环
缩进测验重复5个周期。我们注意到
在每一个.．.

Articoli
correlati-ACNP图书馆

一种表征骨折的实验方法
硬薄膜下…
一个
徐斌，陈晓明，徐永元，薄膜薄膜，2009 - Elsevier
.．.
不幸的是，这样的信号可能很难检测循环
缩进测验．.．.无花果。
1b为常规循环缩进测验
具有恒定的力范围ΔF。
详细的测试条件将在以下部分中描述。.．.

Citato
达1-Articoli
correlati-Tutte
E 2 le versioni

[PDF]压痕法在开裂中的应用
抗性评价…

kirj.ee[PDF]
A西维茨基，A格雷果，M萨尔纳，P
-爱沙尼亚期刊，2009 - kirjee
.．.
475 6 200 - AlTiN -60……-150年球季4×1.2×10 - 2(60…125)/ 130(52…)
430…450 6 150…200 -
2.3.循环缩进测验伺服
液压疲劳试验系统INSTRON 8800和
压痕采用维氏金刚石金字塔压痕机
实验。.．.

一种测定粘塑性的压痕系统
的应力-应变行为gkss.de[PDF]
胡贝尔，特乌留科夫斯基，HC
施耐德，R . -核学报，2008 -爱思唯尔
的
未来核聚变第一壁核聚变材料的开发
反应堆需要方法
用于研究辐照对机械的影响
材料的性质
仅少量供应。深度和力读数硬度
测量(或.．.
Citato
达6-Articoli
correlati-ACNP图书馆-Tutte
e8le versioni

用压痕疲劳法研究棘轮运动
平圆柱压头。.．.
徐伯祥，岳泽峰，材料学报，2007 -
mrs.org
采用有限单元法(FEM)对其进行了研究
扁圆柱压痕疲劳行为
采用运动学硬化模型(AF模型)。这项研究是有动机的
通过实验
徐伯祥，岳泽峰，J. Mater。第21(1793)号决议
(2006)]，其中.．.
Citato
达5-Articoli
correlati-ACNP图书馆-Tutte
e8le versioni

确定板料硬化曲线的研究
田宏，康东-国际期刊
机床和…，2003 -爱思唯尔
硬化曲线
对于钣金可以从载荷-位移曲线中确定
矩形截面拉伸试样。前面的
然而，研究已经带来了回报
在大变形时，很少注意它的使用。而且，它是变化的
与材料,.．.
Citato
达2-Articoli
correlati-ACNP图书馆-Tutte
e6 le versioni

[PDF]钢轨滑动接触的有限元分析dynalook.com[PDF]
SS Akarca, WJ Altenhof, AT Alpas -
dynalook.com
S. Subutay Akarca，温莎大学401
日落大道温莎，ON，加拿大N9B 3P4
电话:(519)253 3000转2605传真:(519)973 7007.．.
William J. Altenhof博士，大学
地址:401 Sunset Ave. Windsor, ON, CANADA N9B 3P4电话:(519)
253 3000.．.

你可能都有，但只是为了确保你有!!

：）

米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
《意大利科学辩论》编辑，www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso

»

提交的aneeshkg在星期三，2010-04-14 16:28。

那些链接对迈克很有帮助，尤其是前两个。

谢谢!

既然高应力的问题已经解决了，接下来就是塑性耗散能的问题。

正如我之前说过的，我的目标是将低周疲劳的塑性耗散能量与循环压痕联系起来。

目前的疑问是:

我得到一个PDE大小的巨大差异低周期疲劳和CI。对于一个循环，LCF的PDE约为35 J，而压痕的PDE仅为7 mJ。也就是说，大约大5000倍。

你觉得这对吗?

»
迈克·西亚瓦雷拉的照片

提交的迈克Ciavarellaon Thu, 2010-04-15 01:22

你不太好。你说“他们很有用”……在什么?在这里，我愿意帮助，出于好奇心，但作为回报，我希望我的好奇心得到满足!

所以请提供完整的答案，我不是一个廉价的技术建议“卖主机器”，我期待的是同行之间的文明技术讨论:)

下一个问题，如何计算这两种情况下的偏微分方程?

米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
《意大利科学辩论》编辑，www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso

»

提交的aneeshkg周四，2010-04-15 04:51。

对不起，迈克，我这么莽撞。

第一篇论文非常有用，因为它清楚地展示了
主应力的轮廓，其值在范围内急剧上升
我得到的。(虽然使用的材料与我的不同，这些值远远大于它的屈服强度)。这证明了我的成绩，我很满意。同时,
它告诉我这些应力的积极价值的解释
这些可以和屈服应力进行比较。原力vs .
位移曲线的模式与我的匹配，但我可以得到很多
它。

第二篇论文很有用，因为它帮助了我
提高我对塑料耗散能的理论知识，
这是我最关心的问题。这也让我对
如何提供负载控制的负载，这是我可能的情况
检查下。本文还用微焦耳的偏微分方程绘制了偏微分方程与力的关系
而力以mN为单位。我认为这意味着PDE I的顺序
得到(mJ表示N的力)可能是正确的。

还有，迈克一世
必须指出的是，作者之一是我的教师导游和
另一个是我正在继续进行的实验工作。

为
我必须坦白地说，我只是粗略地看了一下
到目前为止。但是我很期待在
未来的日子。这份清单很详尽，我感谢迈克
为我努力。

我现在对应力与应变曲线和力-位移曲线非常有信心，因为我对它们有很好的解释。

现在说到你关于PDE的问题，我是通过ABAQUS中的“历史输出请求”获得的。

我必须说，我真的很高兴让你参与我的项目进程。

问候,

Aneesh

»
迈克·西亚瓦雷拉的照片

提交的迈克Ciavarellaon Thu, 2010-04-15 07:43

那么一切都好了。然而，下次在问我之前，先读一下你导师的论文!!万博manbetx平台我知道找到像我这样愿意帮忙的人会更好，我也在这个过程中学习，但用这种非常现代的复杂方式来做显而易见的事情听起来很有趣!

大多数导师要求项目工作和论文，往届学生的继续工作……

另一方面，有时最好不去读以前的作品，这样你就可以有更好的想法，或者新的想法。所以不要太追随你的主管!这就是为什么，例如，他们说爱因斯坦在16-26岁时有了那些伟大的想法，只是因为他没有在学术界工作，写提案，遵循导师的想法:)谁会为了设计相对论而申请博士学位????

米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
《意大利科学辩论》编辑，www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso

»
订阅“abaqus -球压痕-高应力值”的评论

最近的评论

更多的评论

辛迪加

订阅辛迪加