示值压痕技术（Instrumented indentation technique，又称仪器化压痕技术）是在硬度测试技术的基础上发展起来的一种材料力学性能无损评价技术。可以用来快速测量焊接接头的微区力学性能。与硬度测试不同的是，示值压痕技术需要监测整个下压过程的载荷和位移值的变化，获得被测材料的载荷-位移曲线（P-h曲线），通过特殊算法，得到被测材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数以及延伸率等多种力学性能参数。　　本工作在已有压痕测试设备及相关算法的基础上，研制了一种新型的球压法力学性能测试系统。本系统与之前两代系统相比，在硬件上采用了运行更加可靠的伺服直线电机和测量更加准确的传感器，通过安装位置的合理布置使得设备的稳定性和刚性提高;在软件上利用Delphi开发了新的控制软件，新软件在测量过程的自动完成、数据分析和界面易用性上都有了很大提高;算法上本设备利用了新的公式，解决了屈服强度计算标准差大的问题，使设备具有了工程应用价值。　　已获得的主要研究结果如下:　　(1)完成了机械设计与装配。对于伺服电机的电机轴和位移传感器的安装进行了合理布置和调整，减少了外界环境对位移和载荷数据的干扰。整个机构的设计采用了最少的连接件，易于安装维护。新的球压法力学性能测试系统采用了直径为0.5mm的球形压头，以0.01mm/s的速度压入被测材料，系统的载荷量程为1500N，分辨率为0.2N，位移量程为50mm，分辨率为0.001mm，能测量试样的最小厚度为3mm。　　(2)利用Delphi开发了相应的应用软件，具有控制、监测和直接计算的功能。采用Modbus通讯协议完成了伺服电机、载荷和位移传感器与计算机之间的有效通讯。本软件具有自动判断压头接触零点的功能，能够实时的显示伺服电机和传感器的工作状态，同时将采集到的载荷和位移的值绘制成P-h曲线。利用本软件，可以直接进行数据处理，即自动对采集到的数据进行拟合，并且根据相关算法求出被测材料的力学性能参数。　　(3)对整个硬件系统和控制软件进行了调试与优化。主要包括:1）研究了压头柄的长度对于测量的P-h曲线的影响，发现在长度范围为30mm-50mm时，压头柄的长度对于测量的P-h曲线没有影响。2）通过三维表面形貌仪测量结果和本系统测量结果比较验证了残余压痕测量的准确性，发现该设备能够准确的测量压痕的残余深度，最大误差小于5％。3）研究了伺服电机的压入速度与数据点采集频率的最佳配合，发现两者分别为0.01mm/s和10Hz时，采集到的P-h曲线稳定、光滑。4）确定在保证数据采集稳定的前提下的最大压入速度。5）对机架的柔度进行了测量计算，确定了该设备机架的柔度K≈0.03μm/N。6）研究了四种不同类型材料（铝合金、低碳钢、奥氏体不锈钢和钛合金）上的十次P-h曲线的测量结果，对设备测量的重复性进行了验证，发现本系统测量重复性误差小于5％。7）与有限元模拟的结果进行了分析对比，表现出了很好的相符性。　　(4)算法的准确性探讨与改进。通过对四种材料的P-h曲线的测量和计算，发现算法求出的屈服强度存在标准差较大的问题。讨论了算法对于误差敏感的原因，并且根据26种材料的压痕实验的结果，提出了一个经验公式，能够很大程度的减小误差的敏感性。　　(5)上述设备的体积、重量都比较大，由于设备轻量化的需要，从理论上对冲击加载制造压痕的方法进行了分析讨论，提出了冲击加载设备的设计构想。